Tämän insinöörityön tavoitteena oli kerätä yhteen tietoa liekkiaerosoli- ja nesteliekkiruiskutustekniikoista, esitellä niiden sovelluksia sekä tutkia Metropolia Ammattikorkeakoulun Myyrmäen toimipisteessä sijaitsevan kuuma-aerosolipinnoituslaitteen hiukkastuotantoa.

Liekissä tapahtuviin hiukkassynteesimekanismeihin perustuvia tekniikoita ja prosesseja on useita erilaisia. Yleisesti voidaan sanoa, että liekkiperusteisen hiukkassynteesin avulla voidaan tuottaa yksi- tai monikomponenttisia metallioksidipartikkeleita, metallisia partikkeleita tai molempien edellä mainittujen yhdistelmiä. Liekkiaerosoliprosesseja hyödynnetään laajassa mittakaavassa esimerkiksi monien pigmentteinä tai apuaineina käytettävien oksidijauheiden valmistamiseen.

Nesteliekkiruiskutuksen eri sovelluksista käytetään muun muassa nimityksiä Liquid Flame Spraying, Direct Nanoparticle Deposition sekä Hot Layering Operation (nHalo). Näissä prosesseissa lähtöaineina käytetään veteen tai alkoholiin liuotettuja metallisuoloja ja polttokaasuina tavallisesti vetyä ja happea. Nesteliekkiruiskutus tuottaa pienikokoisia nanopartikkeleita, joita voidaan hyödyntää esimerkiksi lasin tai keramiikan ominaisuuksien muunteluun sekä funktionaalisten pinnoitteiden valmistamiseen. Funktionaalisia nanopartikkeleja voidaan hyödyntää myös esimerkiksi energiantuotannossa, ilman ja vesien puhdistuksessa, elektroniikan sovelluksissa sekä uusien materiaalien kehittämisessä.

Työhön sisältyi kokeellinen osa, jonka tavoitteena oli tutkia titaanidioksidipartikkelien muodostumista sekä nanopartikkelien keräämistä Metropolia Ammattikorkeakoulun tiloissa sijaitsevalla nHalo-kuuma-aerosolipinnoituslaitteella. Tärkeimpänä tutkimusmenetelmänä oli liekistä kerättyjen hiukkasnäytteiden analysointi elektronimikroskoopilla (SEM) eri prosessiparametreja vastaavien TiO2-hiukkasten koon selvittämiseksi. Hiukkaskoon tarkka määritys ei kuitenkaan ollut mahdollista mikroskoopin riittämättömän tarkkuuden vuoksi. Hiukkasten muodostumisen todettiin muilta osin tapahtuvan todennäköisimmin aikaisemmissa aiheeseen liittyvissä tutkimuksissa havaittujen mukaisesti.