Kirjallisuutta: Aine

Sami Franssila: Aine. Materiaalitieteen perusteet. Omakustanne, 2025. 469 sivua.
Tekijä on Aalto-yliopiston materiaalitieteen professori. Hän on kirjoittanut kirjan opiskelijoilleen, mutta se sopii mainiosti luku- ja lähdekirjaksi myös fysiikan ja kemian opettajille. Tekijän mukaan kirja on ensimmäinen suomenkielinen yleisesitys materiaalitieteestä. Se kertoo tieteellisin termein siitä, mitä ja millaisia ovat ne aineet, joista materiaalinen ympäristömme koostuu. Selitykset ovat perusteellisia. Kieli on helppolukuista. Kaavioita, reaktioyhtälöitä ja vertailutaulukoita on paljon. Kuvitus on runsasta.

Kirja ei ehkä ole parhaimmillaan luettuna yhdellä kerralla kannesta kanteen, sillä asioita on niin ylettömän paljon, että välillä on väkisinkin pysähdyttävä sulattelemaan lukemaansa ja pohtimaan fysikaalisten ja kemiallisten selitysten yksityiskohtia. Houkutus sellaiseenkin lukemiseen on kuitenkin suuri, sillä niin tiiviinä ja vaihtelevana kavalkadina asiat vyöryvät esiin.

Malttamattomimmankin lukijan kannattaa ehkä silti aloittaa vilkaisemalla sisällysluetteloa, jotta saa edes jonkinlaisen käsityksen siitä, mitä kaikkea on luvassa ja miten erilaisista näkökulmista asioita on mahdollista tarkastella. Teksti on jaettu 22 lukuun aineiden jaottelusta ja materiaalitieteen mittakaavoista rakenteiden ja ominaisuuksien kautta aineryhmiin: metallit, keraamit ja lasit, polymeerit, komposiitit ja biopohjaiset materiaalit. 

Kirjan loppupuolella käsitellään tuotantomenetelmiä, joita esimerkiksi metallien kohdalla ovat valssaus, suulakepuristus, takominen, veto ja valu sekä polymeerien kohdalla ruiskuvalu, muottipuristus, suulakepuristus, puhallusmuovaus ja kehräys. Joitakin menetelmiä kuten esimerkiksi 3D-tulostusta käsitellään ominakin jaksoinaan, sillä kukin aineryhmä vaatii omat erityistekniikkansa, varsinkin komposiitit ja biomateriaalit.

Eikä asioiden käsittely jää yksittäisten aineiden tai aineryhmien ominaisuuksien ja käyttötapojen esittelyyn, vaan kirjan loppupuolella on useita lukuja yhteisvaikutuksista. Erilaisia aineita voidaan liittää toisiinsa lämpökäsittelyllä, juottamalla, hitsaamalla tai liimaamalla. Useimmat liimat toimivat huonosti kosteissa olosuhteissa tai veden alla. Simpukoiden värekarvojen liimaproteiineja esikuvana käyttäen on kuitenkin onnistuttu valmistamaan synteettinen liima, joka toimii jopa paremmin kuin biologinen esikuvansa. Vastaavalla tavalla on tutkittu toistensa suhteen liikkuvien pintojen kulumista, kitkaa ja voitelua. Kitkan yhteydessä kerrotaan auton jarruttamisesta Havaijin Mauna Kean rinteillä kulkevilla teillä. Niinkään kauas ei olisi tarvinnut mennä esimerkkiä etsimään, sillä muistan vuosia sitten nähneeni naapurituristin levyjarrujen syttyvän tuleen Norjassa Kilpisjärveltä Tromssaan johtavalla tiellä.

Aineen suorituskyvyllä tarkoitetaan sen toimimista suunnitelman tai käyttötarkoituksen mukaan. Tällöin tarkastellaan muun muassa kovuutta, jäykkyyttä, lujuutta, sitkeyttä, korroosionkestävyyttä, säteilynkestoa, bioyhteensopivuutta ja muita vastaavia ominaisuuksia tilanteesta riippuen. Biovuorovaikutuksia selostetaan myös omassa luvussaan, sillä kyseessä on valtavan monipuolinen aihepiiri liukenevuudesta ja myrkyllisyydestä lähtien keinonivelissä ja sydämen keinoläpissä käytetyiltä materiaaleilta vaadittaviin ominaisuuksiin asti. 

Monet pienet, kiintoisat yksityiskohdat on esitetty tekstin joukkoon sijoitelluissa tietoruuduissa, esimerkiksi millaista lasia on älypuhelimen näytössä ja millaista oli se itsekorjaava betoni, josta antiikin roomalaiset rakensivat Pantheonin temppelin jo 1900 vuotta kestäneen kupolin. Tai millaisesta aineesta valmistetaan keraamiset keittiöveitset ja millaisesta teräksestä Titanic olisi pitänyt rakentaa, jotta törmäys jäävuoreen ei olisi aiheuttanut katastrofaalisen suurta repeämää. Tietoruuduista ei ole erillistä hakemistoa eikä läheskään kaikkia asioita ole mukana asiahakemistossakaan. Sen suppeus onkin ehkä kirjan ainoa heikkous. 

Jos aikoo käyttää kirjaa myöhemmin hakuteoksena etsiäkseen kiinnostavia asioita opetuksensa tueksi, kannattaa heti alussa ruveta täydentämään asiahakemistoa. Itse lisäilin jo ensimmäisen selailun aikana muiden muassa hakusanat eboniitti, korkean entropian seokset, lejeerinki, Pantheon ja puu. Näitä asioita ei löydy sisällysluettelostakaan, sillä siinä on vain päälukujen nimet, vaikka joissakin luvuissa on toistakinkymmentä numeroitua alalukua. Niiden ottaminen mukaan sisällysluetteloon olisi lisännyt olennaisesti kirjan käytettävyyttä hakuteoksena.

Tästä puutteesta huolimatta kirja on arvokas ja merkittävä aikaansaannos. Olisi kovin toivottavaa, että tällaisia ajan tasalla olevia kokonaisesityksiä saataisiin muiltakin aloilta. Niillä olisi erittäin suuri merkitys tiedollisen sivistyksen tason kohottamisessa. Opettajan käsikirjana teos on enemmän kuin kullanarvoinen, sillä se säästää tietojen penkomisen vaivan, antaa ajantasaisen sanaston ja käsitejärjestelmän sekä tarjoaa kokonaiskuvan aiheestaan.