Tulossa on halpaa aurinkosähköä ja kännykkä, jota ei tarvitse ladata. Paperiin tai muoviin painettu elektroniikka taipuu ja joustaa. Mutta suurin valtti on hinta: tuotannon vauhti pudottaa sitä jyrkästi.




Julkaistu Tiede-lehdessä 10/2008

Haluatko television, jonka voi rullata auki kuin julisteen tai levittää kuin lehden? Ja joka on yhtä halpa kuin sanomalehti?

Kymmenessä vuodessa televisiotekniikassa siirrytään "paneelista arkkiin", uskoo Sonyn Fusion Domain Laboratoryn tutkimusjohtaja Jiro Karahara. Hänen laboratorionsa on painanut näytön, joka voidaan kääriä neljän sentin paksuiseksi rullaksi kuvan heikkenemättä lainkaan.

Ohut ja joustava elektroniikka vaatii uusia valmistustapoja. Yksi tärkeimmistä on painatus.


Ensin tuli elektroninen muste

Elektroniikka on aina lainannut tuotantomenetelmiä kirjapainosta, mutta aikaisemmin on kopioitu pääasiassa painolaattojen valmistusta. Piikiekoille on kerrostettu materiaalia, josta on poistettu tarpeeton osa syövyttämällä.
Painatuselektroniikka on luonteva jatko: paperille tai muulle alustalle painetaan tekstin ja kuvien sijasta näyttöjä, aurinkokennoja, akkuja, paristoja, sensoreita, muisteja, transistoreita ja muita komponentteja.

Vuonna 1977 Canonin insinöörit keksivät mustesuihkutulostuksen. Samana vuonna kolme kemistiä, japanilainen Hideki Shirakawa sekä yhdysvaltalaiset Alan Heeger ja Alan MacDiarmid, keksivät sähköä johtavat polymeerit. Kolmikko sai työstään kemian Nobelin palkinnon vuonna 2000.

Pian huomattiin, että johteet, eristeet, puolijohteet ja muu elektroniikassa tarvittava on mahdollista valmistaa nestemäisistä raaka-aineista, elektronisista "musteista".

Nyt, kymmenien vuosien kehitystyön jälkeen, alkaa syntyä painettuja elektroniikkatuotteita.


Tuotanto tuhatkertaistuu

Suomalaisia painatuselektroniikka kiinnostaa jo siksi, että puulle ja paperille haetaan uusia käyttötapoja (ks. Puusta kasvaa uutta, Tiede 6/2008, s. 14-15).

VTT:n erikoistutkija Tapio Mäkelä on tuoreessa väitöskirjatutkimuksessaan Åbo Akademissa painanut laboratoriolaitteilla elektroniikkaa muoville ja paperille. Musteena hän on käyttänyt Suomessa kehitettyä sähköä johtavaa polymeeriä, polyaniliinia.

Mäkelä vertaa perinteistä ja uutta valmistusta keskenään: ennen tuotanto eteni askel askeleelta, uusi pyörii painokoneen kautta rullalta rullalle.

Askeltavassa tuotannossa alusta, tavallisesti piikiekko, pysyy paikoillaan ja päälle kerrostetaan materiaalia. Tuotteita, kuten piirilevyjä, syntyy luokkaa tuhat kappaletta tunnissa.

Rullalta rullalle -valmistuksessa eli R2R-tekniikassa (reel-to-reel) tuotantovauhti voi olla tuhatkertainen. Uudet koneet louskuttavat elektroniikkaa samoin kuin mustesuihkutulostin kuvia, mutta sanomalehtipainon nopeudella, miljoonia kappaleita tunnissa.


Vihdoinkin halpaa aurinkösähköä

Elektroniikan tuotantosarjat mitataan miljoonissa. Painettua elektroniikkaa syntyy miljoonia kertoja enemmän eli biljoonien sarjoja. Yksikköhinnat putoavat samassa suhteessa. Kehitystä johtaa pakkausteollisuus, jossa pakettiin painettu elektroniikka saa maksaa vain sentin murusia (ks. Pakkaus viisastuu, Tiede 5/2005, s. 12-13).

Perinteisen piielektroniikan rinnalle syntyy uusi äärimmäisen halpojen tuotteiden maailma.

General Electric ilmoitti viime maaliskuussa valmistaneensa orgaanisia ledivalaisimia painamalla. Yhtiö otaksuu, että samalla tavalla voidaan tuottaa aurinkokennoja ja näyttöjä.

Monet tutkijat uskovat, että painetut aurinkokennot tuovat halvan aurinkosähkön. Painettuun aurinkokennoon voidaan yhdistää painettu akku. Silloin ei tarvitse koskaan ladata kännykkää eikä vaihtaa pattereita kaukosäätimeen.

Tutkijat Linzin ja Tallinnan yliopistoista ovat jo kehittäneet niin sanotun Euro-PSB-laitteen, aurinkokennon ja litiumpolymeeriakun joustavan yhdistelmän. Se on alle millimetrin paksuinen ja painaa alle kymmenen grammaa.


Virtaa vaikka lääkelaastariin

Tietenkin voidaan painaa myös kertakäyttöisiä paristoja. Esimerkiksi suomalainen Enfucell on tuomassa markkinoille painettua paperiparistoa, SoftBatteryä. Pehmopariston isä on kiinalainen bioteknologian tutkija, tohtori Xiachang Zhang, joka on asunut pitkään Suomessa ja työskentelee nykyisin Enfucellissä.

Paristo on miniatyyrikokoinen kertakäyttövoimalaitos. Se sopii radiotaajuustarroihin, soiviin postikortteihin ja muihin tämäntapaisiiin lyhytikäisiin tuotteisiin.

Paristo on liitettävissä myös lääkelaastariin, esimerkiksi kipua lievittävään laastariin tai nikotiinilaastariin. Sen antaman pienen sähkövirran ansiosta lääke menee ihon läpi tehokkaasti.

Enfucell on kehittänyt myös kosmeettisia laastareita yhdessä "erään suuren kosmetiikka-alan yrityksen kanssa". Yksityiskohdat ovat liikesalaisuuksia, mutta toivoa sopii, että painettu elektroniikka kohta kaunistaakin meitä.


Pian komponentin voi syödäkin

Painettu elektroniikka on myrkytöntä: esimerkiksi SoftBatteryn voi heittää talousjätteen sekaan. Turvallisuutensa vuoksi painatuselektroniikkaa on mahdollista upottaa vaikka leluihin.

Vaarattomasta elektroniikasta seuraava askel on syötävä elektroniikka. Kodak haki viime vuonna patenttia nieltävälle radiotaajuustarralle, jonka voi liittää lääkkeeseen. Tehtyään tehtävänsä elektroniikka liukenee mahahappoon. Lääkärit pystyvät seuraamaan lääkkeen kulkua, mutta uusi tekniikka tuo muitakin hyötyjä.

Tutkimusten mukaan vuosittain kuolee satojatuhansia ihmisiä siksi, että he unohtavat ottaa lääkkeensä. Turhat kuolemat vähenevät, kun lukulaite pystyy seuraamaan, onko lääke varmasti syöty.


Sovelluksia valoista vaatteisiin

- Pakkausten happi-indikaattorit ja tuoreussensorit

- Puhuvat elintarvike- ja lääkepakkaukset

- Puettava elektroniikka

- Sähköpaperi

- Väriä vaihtava tapetti

- Hologrammit

- Autojen sisävalot

- Läpinäkyvät aurinkokennot ja muu läpinäkyvä elektroniikka

- Sensoriverkot ympäristön tilan seuraamista varten

- Bioaktiivinen, mikrobeja paljastava ja tuhoava paperi

- Puiden merkitseminen metsässä

- Biopolttokenno


Lähteitä: VTT, Motorola, PolyIC, IDTechEx

Kalevi Rantanen on diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Hyvä harrastus – ja helppo. Lukemista löytyy aina. Kuva: Shutterstock

Kieli rikastuu, ajattelu syvenee ja sosiaalinen taju kehittyy.

Tietokirjan järki on selvä: saa tietoa, jolla jäsentää maailmaa ja vaientaa mutuilijat. Riittävästi tietoa hankkimalla tulee asiantuntijaksi, ja sillä on selvä hyötyarvo.

Entä missä on fiktion lukijan tulosvastuu? Mitä itua on kuluttaa aikaansa tuntitolkulla hatusta vedettyjen ihmisten hatusta vedettyihin edesottamuksiin? Paljonkin: romaani tai novelli opettaa toimimaan muiden ihmisten kanssa.

Fiktio simuloi sosiaalista maailmaa, esittää asiaa tutkinut Toronton yliopiston psykologian professori Keith Oatley. Niin kuin lentosimulaattori opettaa lentotaitoja, sosiaalisten tilanteiden simulaattori – romaani – opettaa sosiaalisia taitoja.

Kokeet vahvistavat, että fiktiota lukeneet tajuavat paremmin so­siaalisia kuvioita kuin tietotekstiä lukeneet. 

Suvaitsevaisuus kasvaa

Kuvitteellisesta tarinasta on sekin ilo, että pääsee väliaikaisesti jonkun toisen nahkoihin. Samastuminen tarinan henkilöön voi muuttaa lukijan käyttäytymistä ja pistää asenteet uusiksi, ovat kokeillaan osoittaneet Ohion yliopiston tutkijat.

Samastumisella on vaaransa. Romaanin aiheuttama itsemurha-aalto koettiin 1700-luvun lopulla, kun nuoret onnettomat miehet matkivat Johan Wolfgang von Goethen päähenkilön tekoa Nuoren Wertherin kärsimyksissä.

Ohiolaistutkimuksessa vaikutus oli rakentavampi: kun nuoret aikuiset olivat lukeneet tarinan miehestä, joka meni äänestämään, he menivät hanakammin vaaliuurnille vielä viikon kuluttua lukemisesta. He olivat saaneet kansalaishyvetartunnan.

Valkoihoisten suvaitsevaisuutta taas kasvattivat tarinat, joissa päähenkilö osoittautui homoseksuaaliksi tai afroamerikkalaiseksi. Lukijoilta karisi myös stereotypioita. Tämä kuitenkin edellytti, että päähenkilön ”erilaisuus” paljastui vasta tarinan myöhemmässä vaiheessa ja lukijat olivat ehtineet asettua hänen nahkoihinsa.

Stressi väistyy

Kun uppoutuu lukemaan, maailman meteli jää kauas ja paineet hellittävät. Tuttu tunne, josta on myös tieteelliset näytöt: lukeminen poistaa stressiä.

Terveystieteen opiskelijat saivat Yhdysvalloissa tehdyssä tutkimuksessa lukeakseen netistä ja aikakauslehdestä poimittuja artikkeleita, jotka käsittelivät historiallisia tapauksia ja tulevaisuuden innovaatioita. Aihepiirit olivat siis kaukana tenttikirjojen pakkolukemistosta.

Puolentunnin lukutuokio riitti laskemaan verenpainetta, sykettä ja stressin tuntua. Huojennus on yhtä suuri kuin samanpituisella joogahetkellä tai televisiohuumorin katselulla. Mikä parasta, apu löytyy helposti, lukemista kun on aina saatavilla.

Sanasto karttuu

Kirjoitettu kieli on ylivoimaisesti suurempi uusien sanojen lähde kuin puhuttu. Erot lasten sanavaraston runsaudessa voi johtaa suoraan siihen, miten paljon he altistuvat erilaisille teksteille, vakuuttavat lukemisen tutkijat Anne Cunningham ja Keith Stanovich.

Tiuhimmin uutta sanastoa kohtaa tieteellisten julkaisujen tiivistelmissä: tuhatta sanaa kohti harvinaisia on peräti 128. Sanoma- ja aikakauslehdissä harvinaisten sanojen tiheys nousee yli 65:n ja aikuisten kirjoissa yli 50:n.

Lastenkirjakin voittaa sanaston monipuolisuudessa televisio-ohjelman mennen tullen. Lapsilukija kohtaa kirjassa yli 30 harvinaista sanaa tuhatta kohti, kun aikuisten telkkariviihdettä katsoessa niitä tulee vastaan 23 ja lastenohjelmissa 20.

Juttelukaan ei pahemmin kartuta sanavarastoa. Aikuispuhe sisältää vain 17 epätavallista sanaa tuhatta kohti.

Syntyy omia ajatuksia

Ihmisen aivoja ei ole ohjelmoitu lukemaan. Kun taito kehittyi 5 500 vuotta sitten, näkemiseen, kuulemiseen, puhumiseen ja ajatteluun rakentuneet alueet alkoivat tehdä uudenlaista yhteistyötä.

Nyt olemme jälleen uudenlaisen lukukulttuurin alussa. Verkkolukeminen on tullut jäädäkseen, ja jotkut pelkäävät, että tyhmistymme, kun totutamme aivomme ärsyketulvaan ja pikaselailuun netissä. Tiedonvälitys on lisääntynyt räjähdysmäisesti mutta niin myös häly.

Syventyvän lukemisen kohtalosta kantaa huolta professori Maryanne Wolf Tufts-yliopistosta. Tapaa näet kannattaisi vaalia. Aivokuvaukset paljastavat, että paneutuva lukija käyttää laajasti molempia aivopuoliskojaan. Hän ei vain vastaanota kirjoittajan sanomaa vaan vertaa sitä aiemmin hankkimaansa tietoon, erittelee sitä ja rakentaa omaa ajatteluaan. Pintalukijalla ei tähän ole aikaa.

Mikko Puttonen on Tiede-lehden toimittaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 12/2012 

Täysin raittiiden suomalaisnuorten osuus on moninkertaistunut vuosituhannen alusta.

Nuoruus raitistuu, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Nuorten alkoholin käyttö kasvoi vuoteen 1999, joka oli myös kaikkein kostein vuosi. Silloin vain joka kymmenes yhdeksäsluokkalainen ilmoitti, ettei ollut koskaan käyttänyt alkoholia.

Sittemmin täysin raittiiden osuus on moninkertaistunut, ilmenee vuoteen 2015 ulottuneesta eurooppalaisesta, nuorten päihteidenkäyttöä käsittelevästä Espad-tutkimuksesta.

Jopa muut eurooppalaiset jäävät jälkeen. Suomessa täysin raittiita 15–16-vuotiaista nuorista on joka neljäs, kun Euroopassa heitä on keskimäärin joka viides.

Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen THL:n erikoistutkija Kirsimarja Raitasalo kollegoineen on ­koettanut tunnistaa niitä nuoruuden muutoksia, jotka voisivat selittää humalan hiipumista.

Ratkaisevaa näyttää olleen ainakin se, että alaikäisten on yhä vaikeampi saada alkoholia. Nykynuoret kokevat sen selvästi hankalammaksi kuin aiemmat ikäpolvet.

Kauppojen omavalvonta on osaltaan tehonnut. Kassoilla kysytään kaikilta alle 30-vuotiaan näköisiltä papereita.

Vanhemmat ja muutkin aikuiset ovat tiukentaneet asenteitaan nuorten juomiseen.

”Tietoisuus alkoholin haitoista on ehkä lisääntynyt. On tullut paljon tutkimustietoa esimerkiksi siitä, miten alkoholi vaikuttaa nuorten aivojen kehitykseen”, Raitasalo pohtii.

Nuorten omakin maailma on muuttunut toisenlaiseksi. Älylaitteet, pelit ja sosiaalinen media kyllästävät arkea. Pussikaljoittelu joutuu kilpailemaan monen muun kiinnostavan ajanvietteen kanssa ja on ehkä osittain hävinnyt niille.

Juovuksissa olemisesta on ehkä tullut myös tyylirikko. Nuoret eivät enää näytä arvostavan kännissä örveltämistä.

Kysely

Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä25729
Liittynyt16.3.2005

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Käyttäjä4809 kirjoitti: Eiköhän syy ole -90 luvulla alkaneen laman menetetyt työpaikat ja samalla supistettu koulutus, minkä seurauksena vuodestä -99 alkaen vanhemmilla ei enää ole ollut niin paljon rahaa annettavaksi nuorisolle. Sekä myös nuorisolle soveltuvien työpaikkojen vähentyminen ja samaan aikaan tapahtunut kohtuuton vuokrien nousu, vasinkin pääkaupunkiseudulla. En tiedä, mutta en usko rahaan. Esimerkiksi kilju, 10 % juoma joka maksaa joitain senttejä litralta, tuntuu olevan...
Lue kommentti
molaine
Seuraa 
Viestejä1186
Liittynyt3.8.2011

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

En kyllä usko, että rahalla on iso merkitys ja veikkaan, että käytettävissä olevat rahat on vain kasvaneet, jos verrataan vaikka omaan nuoruuteen. Ei viina suomessa ole niin kallista, etteikö köyhälläkin olisi varaa dokailla. Oma junnu ei läträä lainkaan viinan kanssa. Iso osa kavereistakaan ei, vaikka osa ilmeisesti jonkin verran lipittelee. Kyllä nuorten asenteet on mielestäni muuttuneet ihan selkeästi. Ehkä alkoholipolitiikka on toiminut? Kotoa ei meillä kyllä tällaista ole opittu...
Lue kommentti

Panterarosa: On selvää, että "Partitava kisaa kurupati-kuvaa" ei oikein aukene kehitysmaalaisille N1c- kalmukinperseille.