Bättre papper och biomaterial med avancerad bildanalys
Högupplösta, tredimensionella bilder av det komplicerade nätverket av träfibrer i papper och andra fiberbaserade biomaterial kan framställas med hjälp av intensiv röntgenstrålning. Med avancerad bildanalys kan man sedan få fram mycket användbar information om materialen. Det visar Maria Axelsson i en doktorsavhandling från SLU. Resultaten banar väg för helt nya biomaterial och förbättringar av papper och kartong.
Tills helt nyligen har det varit svårt att få fram bilder av nätverket av träfibrer i papper och kartong. Träfibern reflekterar ljus mycket bra – det är därför den är så bra till papper – men det innebär också att det med vanlig mikroskopi är omöjligt att se hur papper ser ut inuti. Ljuset studsar på ytan.
Sedan några år tillbaka finns möjligheten att göra tredimensionella datortomografiska bilder av små pappersbitar, bilder som är så detaljerade att de enskilda fibrerna syns. Inom sjukvården har datortomografi (skiktröntgen) använts länge, men numera används tekniken även i många andra sammanhang.
Den röntgenstrålning som krävs för att få bra bilder av träfibrer måste dock ha mycket hög intensitet och kan bara tillverkas i synkrotroner – flera hundra meter långa ringformade anläggningar där partiklar susar runt i enorma hastigheter. Bilderna som används i avhandlingen kommer främst från synkrotronerna i Grenoble i Frankrike och Villigen i Schweiz.
De tredimensionella bilder som produceras i synkrotronerna är mycket stora, som ett helt fotoalbum jämfört med en enstaka bild. Därför behövs automatiska bildanalysmetoder för att få fram information ur bilderna. Maria Axelsson har utvecklat ett flertal metoder för att mäta olika egenskaper hos fibernätverket och hålrummen i olika fibermaterial. Det kan vara svårt nog att ta fram sådana metoder för vanliga bilder. Det blir mycket svårare när bilderna är tredimensionella.
De nya kunskaperna kan användas till att förbättra egenskaperna hos material som papper och kartong. Materialen kan till exempel göras starkare och ytan kan bli bättre anpassad till att trycka text och bilder på. Tillsammans kan det innebära att tidningspapper kan tillverkas tunnare och därmed med mindre fibrer i utan att pappret går sönder eller att tryckfärgen tränger igenom till andra sidan.
Maria Axelssons analysmetoder kan också användas för att designa nya material, till exempel biokompositer. Basen i kompositmaterialet består av plast som till exempel kan tillverkas av majs. Plasten förstärks med träfibrer, precis som betong förstärks med armeringsjärn. Dessa material förväntas få många nya användningsområden eftersom de långa smala träfibrerna ger mycket starkare material än andra kompositmaterial där små bitar av trä används som förstärkning..
Maria Axelsson forskar vid Centrum för bildanalys (CBA), som drivs gemensamt av Sveriges lantbruksuniversitet och Uppsala universitet. Syftet med CBA är att bedriva forskning och forskarutbildning inom datoriserad bildanalys och vetenskaplig visualisering. Tillämpningarna finns främst inom biomedicin, skogsnäring och miljö.
http://www.cb.uu.se/
—————————–
Civilingenjör Maria Axelsson, Centrum för bildanalys, SLU, försvarar sin avhandling Image analysis for volumetric characterisation of microstructure.
Tid: Fredag den 27 mars 2009, kl. 10.15
Plats: Häggsalen, Ångströmlaboratoriet, Uppsala
Opponent: Carl-Fredrik Westin, Laboratory of Mathematics in Imaging, Department of Radiology, Harvard Medical School, Brigham and Women’s hospital, Boston, USA
Mer information: Maria Axelsson, 018-471 34 62, maria@cb.uu.se
