Diss. -- Helsingin yliopisto. / Tiivistelmä ja 6 erip. - Tiivistelmä ilm. myös erillisenä.

Abstract The main object of this thesis was to research injection mouldable 0–3 type ceramic polymer composites and their dielectric and magnetic properties in the GHz frequency region. The work has been divided into three sections. In the first section, two–phase ceramic polymer composites containing dielectric and magnetic fillers have been investigated and their characteristics analysed by reference to pre–existing mixing rules. The exploitation of these composites in miniaturizing devices, such as antennae, is presented and discussed. The second part describes three phase composites containing different nanosize additives (silver, silicon and alumina fibres) towards improving their dielectric properties. In the third part, some periodical and multilayer structures for ceramic polymer composite layers are proposed. In the case of two–phase ceramic polymer composites, with 37 vol.% of dielectric filler (Barium Strontium Titanate, BST) embedded into a thermoplastic polymer (ER140) matrix, the highest measured relative permittivity was 15 with a dielectric loss value of 0.008 at 1 GHz. With 43 vol.% of magnetic filler (hexaferrite, CO2Z) in ER182 matrix, the highest achieved relative permeability was 1.8 with a magnetic loss value of 0.077 at 1 GHz. Composites with Co2Z filler provide a 77% size reduction, and could thus be used advantageously in antennae. It was found that a 2–6 vol.% nanoaddition in BST–ER140 composites enhanced the relative permittivity drastically with only a minor effect on the dielectric losses. In particular, with only 2 vol.% addition of nanosize silver particles into the BST–ER140 composite, a 52% increase in the relative permittivity was obtained, with no significant change in the dielectric losses (tan δε = 0.004). Vertically and horizontally periodical dielectric composite structures comprising layers of different dielectric properties have been fabricated as well as multilayered structures containing dielectric and magnetic layers. The measurement results indicate that such multimaterial multilayer structures are good candidates for components with reduced dielectric and magnetic losses. / Tiivistelmä Väitöstyön tavoitteena oli tutkia ruiskuvalettavien 0–3 –liitännäisten keraami-polymeerikomposiittien ominaisuuksia erityisesti niiden GHz-taajuusalueen dielektristen ja magneettisten ominaisuuksien kannalta. Työ on jaettu kolmeen osaan. Ensimmäisessä osassa on tutkittu kaksikomponenttisia keraami-polymeerikomposiitteja, joissa täytemateriaali on joko dielektristä tai magneettista materiaalia. Komposiittien ominaisuuksia on analysoitu jo olemassa olevien seosmallinnuskaavojen avulla. Komposiittien hyödyntämistä erilaisten sovellusten, kuten antennien, minityrisoinnissa on myös käsitelty. Toinen osa käsittelee kolmikomponenttisia komposiitteja, joissa lisäaineena on käytetty pieniä määriä nanomateriaaleja (hopea- ja piipartikkelit sekä alumiinioksidikuitu) tarkoituksena parantaa komposiitin dielektrisiä. Kolmannessa osassa on tutkittu periodisia ja monikerroksisia keraami- polymeerikomposiittirakenteita rakenteita. Kaksikomponenttisten keraami-polymeerikomposiittien tapauksessa suurin permittiivisyyden arvo 15 dielektristen häviöiden ollessa 0.008 (mittaustaajuus 1 GHz) saatiin komposiitille, jossa dielektristä täytemateriaalia (Barium Strontium Titanaatti, BST) oli 37 tilavuus-% termoplastisessa polymeerimatriisissa (ER140). Korkein saavutettu permeabiliteetin arvo 1.8 magneettisten häviöiden ollessa 0.077 (mittaustaajuus 1 GHz) saatiin komposiitille, jossa magneettista täyteainetta (hexaferriitti, Co2Z) oli 43 tilavuus-% ER182 -matriisissa. Tämä täyteaine mahdollistaa nykyistä jopa 77 % pienempien antennielementtien kehittämisen. Tukimuksessa todettiin 2–6 tilavuus-% nanomateriaalin lisäyksen BST-ER140 -komposiitteihin kasvattavan permittiivisyyttä merkittävästi juurikaan vaikuttamatta dielektrisiin häviöihin. Erityisesti 2 tilavuus-% hopeananopartikkeleiden lisäys BST-ER140 -komposiitteihin kasvatti permittiivisyyttä 52 % dielektristen häviöiden (tan δε =  0.004) kasvamatta. Työssä on myös tutkittu periodisesti (vertikaali ja horisontaali) koostettuja dielektrisiä komposiittirakenteita, jossa eri kerroksissa on erilaiset dielektriset ominaisuudet sekä monikerrosrakenteita, joissa vuorottelevat dielektriset ja magneettiset kerrokset. Mittaukset osoittivat, että monimateriaaliset monikerrosrakenteet ovat hyviä kandidaatteja komponentteihin, jotka vaativat pieniä dielektrisiä ja magneettisiä häviöitä.

Abstract In this work, phase structure and the surface morphology effects on the optical properties of nonlinear active nanocrystalline PZT thin films, with the high refractive index (n ≈ 2.5), were studied. A preliminary thickness-temperature map of the majority phase was presented, showing the dependence of room temperature deposited films thickness and post-annealing temperature on the crystallization and surface morphology. Changes in structural phase and surface morphology were found to define the optical properties of the films. The optical absorption edge shifted to shorter wavelengths with decreasing film thickness and post-annealing temperature, which led to an increase in band gap energies with ΔEg ≈ 0.55eV. Structural phase evolution induced surface effects caused the definite diffuse elements in the transmission spectra of the films. Low and evenly distributed scattering amplitudes in k-space were seen for single-phase oriented films with non-textured surfaces and led to low diffuse transmission values with TD ≈ 5%. Confined and increased scattering amplitudes in k-space were seen for films with phase co-existence, leading to microstructure-induced textured surfaces and increased diffuse transmission values with TD ≈ 50%. Diffuse transmission properties of the films were also calculated from surface profile data, using scalar scattering theory. The results showed very good agreement with the experimentally defined values. The difference between modelled and measured values was 3.8% at the maximum. Also changes in the surface morphology and crystal orientation were found to modulate the full width at half maximum Δβ values of the TE0 optical mode, indicating a strong dependence on the surface scattering process. Sharp optical mode widths Δβ ≈ 0.0048 and Δβ ≈ 0.0006, for single-phase oriented and amorphous-like films, respectively, were found. / Tiivistelmä Tässä työssä tutkittiin nanokiteisten korkean taitekertoimen (n ≈ 2.5) omaavien PZT ohutkalvojen optisten ominaisuuksien riippuvuutta ohutkalvon faasirakenteesta ja pinnan morfologiasta. Rakenneanalyysien perusteella muodostettiin paksuus-lämpötila faasikartta havainnollistamaan jälkihehkutuslämpötilan ja kalvon paksuuden vaikutuksia huoneenlämpötilassa pulssilaserkasvatusmenetelmällä kasvatettujen ohutkalvojen faasirakenteen ja pinnan morfologian muokkautumiseen. Muutokset kalvon faasirakenteessa ja pinnan morfologiassa määrittivät täysin kalvon optiset ominaisuudet siten, että optinen absorptioreuna siirtyi alemmille aallonpituuksille kalvon paksuuden ja jälkihehkutuslämpötilan pienentyessä, aiheuttaen energiaraon kasvun (ΔEg ≈ 0.55 eV). Faasirakenteen indusoiman pinnan morfologian muokkautuminen määritteli myös ohutkalvon sirontaspektrin yksityiskohdat aaltolukuavaruudessa. Tasaisesti jakautunut pienen amplitudin omaava sirontaspektri ja alhainen diffuusi sironta (TD ≈ 5 %) oli ominaista yksifaasisille, voimakkaasti orientoituneille ohutkalvoille, kun taas alhaisille aaltolukuarvoille rajoittunut korkean amplitudin omaava sirontaspektri ja lisääntynyt diffuusi sironta (TD ≈ 50 %) oli ominaista kaksifaasisille ohutkalvoille. Tutkittujen ohutkalvojen sirontaspektrin diffuusi komponentti laskettiin myös käyttäen skalaaria sirontateoriaa. Ero laskettujen ja mitattujen arvojen välillä oli maksimissaan 3.8 %. Muutokset ohutkalvojen pinnan morfologiassa ja faasirakenteessa havaittiin myös moduloivan optisen TE0 moodin puoliarvoleveyttä. Alhaisimmat pouoliarvoleveydet havaittiin yksifaasisilla (Δβ ≈ 0.0048) ja amorfisenkaltaisilla ohutkalvoilla (Δβ ≈ 0.0006).

Abstract Replacing the plastics in packaging applications with bio based and biodegradable cellulosic materials, especially all cellulose composites, would be a sustainable alternative. The main problem would be the non ecological and non economic nature of the processing required by all cellulose composites due to the use of toxic and expensive chemicals such as cellulose solvents. In addition, the raw materials typically studied for all cellulose composites have been highly specialized cellulosic pulps. This thesis therefore explores the possibility of using NaOH/urea as a cellulose solvent together with commercially available chemical pulps from the paper and board industry for the production of sustainable all cellulose composites materials. Furthermore, the effect of calendering and fibre orientation was investigated. The methods used for characterizing the materials were tensile strength measurements, X Ray diffraction, imaging and the short compression strength test. In connection with the X Ray diffraction measurements a method for evaluating the crystallinity of cellulose was modified from the literature and partly automated. The results show that NaOH/urea is a suitable solvent for producing all cellulose composites within a significant shorter time than reported in the literature. In addition, the tensile strength of the paper used for this purpose could be increased up to ten times and it is shown that the dissolution of cellulose fibres was indeed only partial. The efficiency of the treatment is nevertheless greatly dependent on the pulps used and their hemicellulose and lignin content. Further post-processing in the form of calendering is not recommended because it weakens the composites. / Tiivistelmä Fossiilisien muovien korvaaminen biopohjaisilla ja -hajoavilla materiaaleilla pakkausteollisuuden sovelluksissa on ympäristön kannalta kestävä vaihtoehto, varsinkin kun materiaalina käytetään itselujittuva selluloosakomposiitti (eng. all-cellulose composite). Tämän materiaalin teollinen valmistus ei kuitenkaan ole vielä ollut taloudellisesti kannattavaa eikä ympäristöystävällistä, koska selluloosan liuotukseen tarvitaan kalliita ja ympäristölle haitallisia kemikaaleja. Lisäksi raaka-aineena on aiemmin käytetty kalliita erikoisselluloosakuituja. Edellä mainituista syistä tässä väitöskirjatyössä tutkitaan itselujittuvien selluloosakomposiittien valmistusta käyttäen raaka-aineina kaupallisesti saatavilla olevia selluloosakuituja ja niiden liuottimena NaOH/urean vesiliuosta. Tämän liuottimen etuja ovat vähäinen myrkyllisyys, edullisuus ja riittävien määrien saatavuus teolliseen tuotantoon. Lisäksi työssä tutkitaan kalanteroinnin ja kuituorientaation vaikutusta komposiitin ominaisuuksiin. Käytettyjä analyysimenetelmiä ovat röntgendiffraktio, elektronimikroskoopilla kuvantaminen ja erityyppiset mekaaniset testit. Röntgendiffraktiomittausten tulosten arvioinnissa käytetään aiemmin raportoidusta menetelmästä kehitettyä osin automatisoitua selluloosan kiteisyyden määrittämisen menetelmää. Tulosten perusteella voidaan sanoa, että NaOH/urea on sopiva liuotin itselujittuvien selluloosakomposiittien valmistukseen ja sillä prosessia voidaan nopeuttaa huomattavasti muihin raportoituihin menetelmiin verrattuna. Raaka-aineena käytetyn paperin vetolujuus parani liuotinkäsittelyllä jopa kymmenkertaiseksi. Liuotinkäsittelyn tehokkuus riippui paljon käytettyjen selluloosakuitujen tyypistä ja niiden hemiselluloosa- ja ligniinipitoisuuksista.

Abstracts Cellulose nanopapers are the strongest polymeric material known to us, and in the near future, they are likely to be a backbone of numerous functional materials. Cellulose nanopapers have gained much attention due to qualities such as their environmentally friendly nature, renewable raw material source and biodegradability. Additionally, they offer an industrially adaptable, water-based processing route, which is similar to current paper production. Functionally, besides being tougher than any known plastic, cellulose nanopapers remain foldable like a paper. Despite their fascinating properties, cellulose nanopapers are still far from commercialisation – mainly due to two obstacles. Firstly, it can take up to hours to prepare a nanopaper due to poor draining of cellulosic nanofibres. Secondly, cellulose nanopapers have extremely poor water and humidity resistance, as up to 90% of their stiffness is lost in the presence of water. The purpose of this dissertation is to address both obstacles and suggest an eco-friendly yet industrially relevant solution. Two approaches are employed: increasing the hydrophobicity of cellulose nanofibres with lactic acid and ultrasonication (Paper I and II), and combining cellulose nanofibres with hydrophobic materials, such as polyurethane (Paper III) and lignin-rich entities (Paper IV). By using these methods, the preparation time was improved by 75% (Paper II) and by 70% (Paper IV) respectively. All reported nanopapers were significantly more tolerant of water and moisture than the reference nanopaper. The mechanical properties were also improved in Paper I and IV. Additionally, all reported nanopapers were thermally stable. This thesis also discusses the importance of quick draining in cellulose nanofibre-reinforced paper products. The results of this study are likely to aid the commercialisation of cellulose nanopapers in practical applications and the use of cellulose nanofibres in other materials, such as reinforcing paperboards. All methods used in this thesis are water-based. / Tiivistelmä Selluloosapohjaiset nanopaperit ovat lujimpia tunnettuja polymeerimateriaaleja ja lähitulevaisuudessa niiden voidaan odottaa luovan perustan useille funktionaalisille materiaaleille. Nanopaperit ovat saaneet paljon huomiota ympäristöystävällisyytensä, uusiutuvan raaka-aineensa ja biohajoavuutensa ansiosta. Lisäksi niiden valmistusprosessi on vesipohjainen ja samankaltainen kuin tavallisen paperin valmistukseen käytetty teollinen prosessi. Käyttöominaisuuksiltaan ne ovat erinomaisia, sillä vaikka niiden sitkeys on parempi kuin tunnetuilla muoveilla, ovat ne silti paperin tavoin taiteltavia. Kiehtovista ominaisuuksistaan huolimatta selluloosapohjaiset nanopaperit ovat kuitenkin vielä kaukana kaupallistamisesta ja tähän vaikuttavat pääosin kaksi tekijää. Tärkein syy on selluloosananokuitujen kuivattamisen ja näin ollen nanopaperin muodostamisen vaatima huomattavan pitkä aika. Nykyisillä menetelmillä nanopaperin valmistaminen kestää useita tunteja. Toinen syy on niiden erittäin huono veden- ja kosteudenkestävyys. Ne menettävät jopa 90 % jäykkyydestään veden vaikutuksesta, mikä rajoittaa niiden käyttöä kosteissa ja vesiroiskeille alttiissa kohteissa. Tämän väitöskirjatutkimuksen päätavoitteena on löytää ekologisesti kestävä ja teollisuudessa hyödynnettävissä oleva menetelmä molempien edellä mainittujen ongelmien ratkaisemiseksi. Työssä noudatetaan kahta eri lähestymistapaa: lisätään selluloosananokuitujen hydrofobisuutta maitohapon ja ultrasonikoinnin avulla (Artikkelit I ja II), ja yhdistetään selluloosananokuituihin hydrofobisia materiaaleja, kuten polyuretaania (PU) (Artikkeli III) ja ligniinipitoisia yhdisteitä (Artikkeli IV). Näitä menetelmiä käyttämällä valmistusaikaa saatiin lyhennettyä 75 % (Artikkeli II) ja 70 % (Artikkeli IV). Kaikki valmistetut nanopaperit olivat huomattavasti veden- ja kosteudenkestävämpiä kuin verrokkinäytteet sekä osoittivat lämpöstabiiliutta. Lisäksi mekaanisia ominaisuuksia saatiin parannettua Artikkeleissa I ja IV. Tässä työssä käsitellään myös nopean kuivattamisen tärkeyttä selluloosananokuitulujitteisten paperituotteiden valmistuksessa. Saadut tulokset todennäköisesti edistävät selluloosapohjaisten nanopaperien kaupallistamista ja selluloosananokuitujen hyödyntämistä esimerkiksi kartongin lujitemateriaalina. Kaikki työssä käytetyt menetelmät ovat vesipohjaisia.

Abstract Peat starts to decompose more rapidly after drainage, due to exposure to oxygen. While methane (CH4) emissions tend to decrease after drainage, carbon dioxide (CO2) and nitrous oxide (N2O) emissions from drained peatlands are considerable, especially the if the area is used for cultivation. Drainage and subsequent land management change the physical characteristics and thus hydrology and thermal conductivity of the soil, which affects greenhouse gas production. This thesis examined CH4 and N2O emissions and respiration from a peatland complex in Northern Finland, including a cultivated peatland, a forested peatland, a peat extraction site and a pristine mire. Chambers were used during the snow-free period and the snow gradient method during winter. Peat physical properties at the sites were also measured. The DRAINMOD model was used to assess measured peat hydraulic conductivity compared with the values needed to fit observed groundwater depth fluctuations. Effects of mineral soil content, drainage conditions and temperature on thermal conductivity of peat were examined and well-known equations for thermal conductivity of organic soils were tested. Respiration was highest in the cultivated study site, and this site and the peat extraction site were major sources of N2O. The pristine site was a large source of CH4 during the growing season. During winter, the peat extraction site and the cultivated site emitted CH4. The results suggested that raising mean groundwater level from 60 cm to 40 cm could potentially mitigate the greenhouse gas emissions at the cultivated site. Soil hydraulic conductivity at the drained sites was found to be better predicted by land use type than by soil physical parameters. Hydraulic conductivity values needed for DRAINMOD were at least one order of magnitude higher than those observed in field measurements. This demonstrates the potential role of land use and macropore flow in controlling hydrological processes in peat soils. The samples with the highest mineral soil content and bulk density had the highest thermal conductivity, especially at above-zero temperatures. The best equation for predicting thermal conductivity for unfrozen and frozen mineral soil-enriched peat soils was the Brovka-Rovdan equation, but the deVries equation performed fairly well for unfrozen soils. Soil water content and vegetation cover strongly influenced soil thermal regime. / Tiivistelmä Turve alkaa hajota nopeammin ojituksen jälkeen happipitoisuuden lisääntyessä maassa. Metaanin (CH4) päästöt ovat yleensä vähäisiä ojituksen jälkeen, kun taas hiilidioksidin (CO2) ja typpioksiduulin (N2O) päästöt erityisesti viljellyiltä turvemailta voivat olla merkittäviä. Ojitus ja sen jälkeinen maankäyttö vaikuttavat maan fysikaalisiin ominaisuuksiin ja siten alueen hydrologiaan ja maan lämmönjohtavuuteen, mikä vaikuttaa kasvihuonekaasujen muodostumiseen. Tässä tutkimuksessa mittasimme CH4- ja N2O-päästöjä ja respiraatiota (talvella lumigradientti-menetelmällä ja kasvukauden aikana kammiomenetelmällä) turvemaa-alueella Pohjois-Suomessa. Koealue sisälsi turvepellon, turvemetsän, turvetuotantoalueen ja luonnontilaisen suon. Mittasimme alueilla myös maan fysikaalisia ominaisuuksia. DRAINMOD-mallia käytettiin saatujen hydraulisen johtavuuden mittausarvojen mallinnukseen sopivuuden tarkasteluun. Maan mineraaliaineksen osuuden, ojituksen ja lämpötilan vaikutusta turpeen lämmönjohtavuuteen tutkittiin ja testattiin eräiden tunnettujen lämmönjohtavuusmallien toimivuutta. Respiraatio oli suurinta turvepellolla ja turvetuotantoalue ja pelto olivat merkittäviä N2O-lähteitä. Suo oli sulan maan aikana merkittävä CH4-lähde. Talvella turvetuotantoalue ja pelto olivat CH4-lähteitä. Tutkimus viittasi siihen, että pohjavedenpinnan nostaminen turvepellolla 60 cm tasosta 40 cm tasoon voisi vähentää kasvihuonekaasupäästöjä. Maankäyttö ennusti hydraulista johtavuutta paremmin kuin fysikaaliset parametrit. DRAINMOD-malliin tarvittiin vähintään kertaluokkaa suurempia arvoja kuin kentällä mitatut. Tutkimus viittasi maankäytön ja macrohuokosten mahdollisesti merkittävään vaikutukseen turvemaa-alueiden hydrologiassa. Lämmönjohtavuus oli korkein näytteissä, joissa mineraalimaan osuus ja kiintotiheys olivat korkeita, erityisesti sulissa näytteissä. Brovka & Rovdan- malli oli paras näiden näytteiden kuvaamiseen mutta myös de Vries-malli toimi kohtalaisen hyvin sulille näytteille. Lämmönjohtavuus oli vähemmän merkittävä maan lämpötilojen kannalta kuin maan vesipitoisuus ja kasvillisuuspeite.

Abstract This doctoral thesis aims to contribute to investment behavior research by giving new information on the causes which generate differences in investment behavior. As causes to differences in behavior we focus on the influence of investors’ self-perceived attitudes, evaluations and judgments. We refer to these investor characteristics as subjective attributes. We also test the power of demographic and socio-economic characteristics as causes of differences in investment behavior and refer to these as objective attributes. We approach investment behavior from three dimensions and construct empirical research around each dimension. We find the predictive power of subjective attributes to be strong, which makes it important to take them into account when modeling investment behavior. Our data is collected from two different databases in which subjective and objective attributes are connected with actual investment behavior, i.e. investors’ actual wealth levels and allocations. This is rare because only seldom can researchers link subjective attributes with actual behavior. Our main contributions are the following: 1) Investor-specific risk-standing ability and other subjective attributes have a tight link with investor’s actual risk-standing ability and portfolio choice. This confirms the meaning and importance of European Union regulations which require financial institutions to clarify these issues and in that way betters investor protection. 2) Subjective investor attributes as measures of financial sophistication can be visible as a propensity to withdraw from the stock market during severe market crises. We state that, in addition to its very positive effects, financial sophistication may induce the investor to make mistakes like total withdrawal from the stock market, realization of short- term losses, or exposure to timing problems of stock portfolio rebuilding. 3) Simple questions asked as claims work better as measures of overconfidence than more commonly used calibration-based techniques. Several measures of overconfidence explain trading activity. Trust in one’s own market timing abilities shows as narrower diversification. Our thesis has implications for regulation, financial institutions, financial literacy education and investors themselves. / Tiivistelmä Tämän tutkimuksen tavoitteena on antaa uutta tietoa syistä, jotka aiheuttavat eroja yksityishenkilöiden sijoituskäyttäytymisessä. Käyttäytymiserojen syissä keskitymme sijoittajien itse mieltämiin mielipiteisiin, arviointeihin ja käsityksiin. Nimeämme nämä tekijät sijoittajan subjektiivisiksi ominaisuuksiksi. Lisäksi testaamme demografisten ja sosioekonomisten ominaisuuksien vaikutusta sijoituskäyttäytymisen eroihin. Nimeämme nämä tekijät sijoittajan objektiivisiksi ominaisuuksiksi. Tarkastelemme sijoituskäyttäytymistä kolmesta lähestymiskulmasta rakentamalla empiirisen tutkimuksen jokaisen kulman ympärille. Tulostemme mukaan subjektiivisten ominaisuuksien vaikutus sijoituskäyttäytymiseen on merkittävä, joten ne on syytä ottaa huomioon käyttäytymisen mallintamisessa. Tutkimusaineistomme muodostuu kahdesta erillisestä aineistosta, joissa kummassakin subjektiiviset ja objektiiviset ominaisuudet yhdistyvät todelliseen sijoituskäyttäytymiseen, eli sijoittajien olemassa oleviin varallisuusmääriin ja -jakaumiin. Tämä on poikkeuksellista, sillä subjektiivisia ominaisuuksia harvoin pystytään yhdistämään todelliseen sijoituskäyttäytymiseen. Tutkimuksemme tärkeimmät kontribuutiot ovat seuraavat. 1) Sijoittajakohtaisella riskinsietokyvyllä ja muilla subjektiivisilla ominaisuuksilla on vahva yhteys sijoittajan todelliseen riskinsietokykyyn ja osakeriskin osuuteen. Tämä vahvistaa Euroopan Unionin määräysten merkityksellisyyttä: näiden asioiden selvittäminen on hyödyllistä sijoittajasuojan parantamiseksi. 2) Subjektiiviset ominaisuudet sijoittajien taloudellista oppineisuutta kuvaavina tekijöinä voivat näkyä taipumuksena vetäytyä osakemarkkinoilta voimakkaan kurssilaskun tilanteessa. Taloudellisen oppineisuuden yleisesti havaittujen positiivisten vaikutusten lisäksi oppineisuus voi myös johtaa sijoitusvirheisiin, kuten vetäytymiseen osakemarkkinoilta, lyhyen aikavälin tappioiden realisoimiseen ja salkun uudelleen rakentamisen mukanaan tuomaan ajoitusriskiin. 3) Yksinkertaiset väitemuodossa esitetyt kysymykset toimivat yliluottamuksen mittareina paremmin kuin enemmän käytetyt kalibrointipohjaiset mittarit. Useat yliluottamuksen mittarit selittävät kaupankäynnin aktiivisuutta. Luottamus omiin kykyihin ennustaa markkinaliikkeitä näkyy kapeampana salkun hajautuksena. Tutkimuksellamme on merkitystä lainsäätäjille, finanssialan yrityksille, tahoille, jotka vastaavat sijoittajatietämyksen kouluttamisesta, sekä sijoittajille itselleen.

Abstract Refining grain size is known to enhance mechanical properties also in austenitic stainless steels. To better understand the background of these properties, various reversion-treated structures were created in AISI 301LN (18Cr-7Ni-0.15N) steel and the microstructural features affecting flow behaviour and strength under monotonic and cyclic straining were investigated. Fully and partially reversed microstructures were produced using prior cold rolling thickness reductions in the range of 32–63% and both resistant and induction heating. Some selected reversed structures were also strengthening rolled to 20% reduction. The resultant microstructures were characterised using different research equipment and methods and their mechanical properties determined by microhardness, tensile and fatigue tests. The main interest was focused on the microstructural features of low-temperature reversed structures and the stability of austenite in them. Effective grain refinement was achieved after 56–63% rolling reduction. Depending on the reduction and annealing conditions, the reversed structures consisted of various amounts of submicron- and medium-sized austenite grains and retained phases. All the reversed structures showed non-homogenous, often bimodal grain size distribution. It was demonstrated that the stability of austenite was much reduced after annealing at temperatures ≤ 850 °C, which was attributed to precipitation occurring at these low temperatures. Fine grain size itself promoted higher stability, but the coarsest retained austenite was stable due to its special orientation. Therefore, medium-sized grains of 3–10 μm, formed mainly from slightly deformed strain-induced martensite, appeared to be most unstable, the fraction being highest after the lowest reduction. The yield and fatigue strengths of the low-temperature reversion-treated structures were significantly higher than those of commercial 301LN. Fatigue strength corresponded to that of a 20% cold-rolled sheet. Strength was highly enhanced even after the lowest cold rolling reduction of 32%, for the lower strength of the coarser reversed grain structure was balanced by the higher fractions of strong retained austenite and martensite phases. / Tiivistelmä Austeniitin raekoon hienontamisen tiedetään parantavan merkittävästi ruostumattomien terästen mekaanisia ominaisuuksia. Hienorakeisten reversiorakenteiden muokkauslujittumiseen ja lujuuteen vaikuttavien tekijöiden yksityiskohtaista tutkimista varten tuotettiin AISI 301LN (18Cr-7Ni-0.15N) teräkseen 32–63% kylmävalssausreduktiota ja sen jälkeistä vastus- tai induktiokuumennusta käyttäen täysin sekä osittain reversoituneita mikrorakenteita. Lisäksi osa reversiorakenteista vielä lujitusvalssattiin 10–20% reduktioon saakka. Mikrorakenteiden karakterisointiin käytettiin monipuolisesti eri tutkimuslaitteita ja menetelmiä sekä mekaanisten ominaisuuksien määrittämiseen mikrokovuus-, veto- ja väsytyskokeita. Ensisijaisena tarkoituksena oli tutkia yksityiskohtaisesti matalassa reversiolämpötilassa muodostuneita mikrorakenteita sekä hienorakeisen austeniitin stabiilisuutta monotonisessa ja syklisessä kuormituksessa. Reversiokäsitellyissä rakenteissa esiintyi vaihteleva määrä hienoja (raekoko alle 1 μm) ja keskisuuria (raekoko 3–10 μm) austeniittirakeita mahdollisien karkeiden jäännösfaasien lisäksi kylmämuokkaustilasta ja lämpökäsittely-parametreista riippuen. Suuri muokkausaste edesauttoi selvästi raerakenteen hienontumista, mutta kaikki rakenteet olivat raekokojakaumaltaan epähomogeenisia. Työssä demonstroitiin kuinka alle 900 °C:ssa hehkutetut reversiorakenteet ovat huomattavasti epästabiilimpia kuin korkeammassa syntyneet verrokkirakenteet, minkä osoitettiin johtuvan krominitridien erkautumisesta. Raekoon hienontuminen itsessään suosii suurempaa stabiilisuutta, mutta karkeimmat muokkautuneet jäännösausteniittirakeet olivat stabiileja niiden orientaation takia. Täten keskisuuret rakeet olivat epästabiileimpia. Keskisuurien rakeiden osoitettiin syntyvän pääasiassa vähän muokkaantuneesta martensiitista, ja niitä esiintyi eniten 32% reduktiolla valssatuissa rakenteissa. Matalassa lämpötilassa syntyneiden reversiorakenteiden lujuus oli merkittävästi korkeampi kuin kaupallisen teräksen. Väsymislujuus vastasi noin 20% lujitettuvalssattua tuotetta. Hehkutusta edeltänyt kylmämuokkausaste vaikutti vain vähän reversiorakenteiden lujuuteen, sillä vaikka pienin muokkausaste johti karkeimpaan keskimääräiseen raekokoon, siinä lujuutta lisäsivät kovat jäännösfaasit.

Abstract There is a rapidly increasing demand for iron resources with the fast-paced development of the iron and steel industry. For this reason, the iron and steel industry is facing the risk of a raw material shortage. Deposits of high-phosphorus iron ores are widely spread worldwide, but the use of these deposits in industry is limited owing to the high phosphorus content, which affects the cost of the iron making process and the quality of the produced steel. For the utilization of high phosphorus oolitic iron ore, many hydrometallurgical and pyrometallurgical processes have been proposed. However, these methods have disadvantages, such as causing environmental pollution, not being cost-effective, being overly time consuming and having low iron recovery. The aims of this present work are to study the possibility of the usage of microwave treatment to remove phosphorus from high phosphorus iron ore on a laboratory scale. This objective can be obtained through a combination of microwave pretreatment and physical separation methods. The findings into the microwave treatment of high phosphorus iron ore are quite promising. The results have indicated that microwave heating increase liberation, improves magnetic properties and reduces the processing time of iron ore. The results of ultrasound treatment showed that a significant increase in iron grade and a reduction in phosphorus content of the product can be obtained. The results indicate that microwave pretreatment should be considered as a factor significantly affecting the result of ultrasonic treatment. Depending on the sample texture and degree of phosphorus liberation, more than 59 % phosphorus removal can be obtained. / Tiivistelmä Raudan ja teräksen valmistusmäärien kasvaessa on tarve jalostaa aiemmin hyödyntämättömiä rautamalmeja ja ehkäistä siten mahdollinen raaka-ainepula tulevaisuudessa. Maailmalla on runsaasti rautamalmiesiintymiä, jotka sisältävät paljon fosforia. Näitä esiintymiä käytetään suuren fosforipitoisuuden vuoksi vain rajallisesti, koska fosfori heikentää raudan valmistusprosessin kustannustehokkuutta ja tuotetun teräksen laatua. Paljon fosforia sisältävän ooliittisen rautamalmin hyödyntämiseksi on ehdotettu monia erilaisia hydro- ja pyrometallurgisia prosesseja. Näihin menetelmiin liittyy kuitenkin haittapuolia, kuten huomattava ympäristörasitus, heikko kustannustehokkuus, prosessien hitaus ja alhainen raudan talteensaanti. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia laboratorio-olosuhteissa mahdollisuutta käyttää mikroaaltokäsittelyä fosforin poistamiseen paljon fosforia sisältävästä rautamalmista. Fosforinpoistoa tutkittiin mikroaaltoesikäsittelyn ja mekaanisten erottamisprosessien avulla. Tutkimuksen perusteella mikroaaltokäsittely vaikuttaa olevan lupaava tapa poistaa fosforia paljon fosforia sisältävästä rautamalmista. Tutkimustulosten mukaan mikroaaltolämmitys parantaa erotustehokkuutta ja magneettisia ominaisuuksia sekä vähentää rautamalmin käsittelyyn kuluvaa aikaa. Ultraäänikäsittelyn tulokset osoittavat, että prosessin avulla voidaan parantaa merkittävästi rautarikasteen laatua ja pienentää rikastetuotteen fosforipitoisuutta. Tulokset viittaavat siihen, että mikroaaltoesikäsittelyllä voidaan merkittävästi vaikuttaa ultraäänikäsittelyn tehokkuuteen. Malmipartikkelien tekstuurista ja fosforin erottamisasteesta riippuen tutkitulla menetelmällä voidaan poistaa jopa 59 prosenttia fosforista.

Abstract Local adaptation is important evolutionary process leading to adaptive population differentiation. Currently, examining its genetic basis is a major goal of evolutionary and ecological genetics. In my thesis I studied local adaptation and its genetic basis in populations of a perennial outcrossing model plant Arabidopsis lyrata by combining common garden experiments at the native field sites and in controlled conditions with quantitative trait locus mapping. Estimates of fitness in the field – both at the level of multiple components as well as hierarchical total fitness – showed that populations of A. lyrata were locally adapted. The studied populations were also phenotypically differentiated in ecologically relevant traits. Different components of fitness were important for the advantage of the locals depending on the environment. Local alleles were associated with high fitness in the field, suggesting that differing directional selection pressures have been involved in phenotypic differentiation. Mostly different genomic regions governed local adaptation in different environments, but the results also suggested that some of these regions could involve rarely documented fitness tradeoffs (antagonistic pleiotropy). Loci governing flowering time differentiation differed between the studied environments, highlighting the need to conduct experiments both in the wild and in controlled conditions. In contrast to most existing studies, F2 hybrids in general had surprisingly high fitness at one study site, largely due to beneficial dominance effects at loci governing survival in that environment. In addition to nuclear genes, cytoplasmic genomes also were found to have a role in local adaptation. / Tiivistelmä Luonnonvalinta saa aikaan paikallista sopeutumista ja adaptiivista erilaistumista. Paikallisen sopeutumisen perinnöllisen taustan selvittäminen on tällä hetkellä yksi tärkeimpiä evolutiivisen ja ekologisen genetiikan tavoitteita. Tässä väitöskirjatyössä tutkin paikallista sopeutumista ja sen geneettistä taustaa monivuotisella, ristipölytteisellä mallikasvilla, idänpitkäpalolla (Arabidopsis lyrata). Käytin työssäni geenikartoitusta kasveilla joita kasvatettiin yhdenmukaisissa oloissa sekä populaatioiden luontaisilla kasvupaikoilla että kontrolloiduissa olosuhteissa. Kenttäolosuhteissa arvioitu kelpoisuus osoitti idänpitkäpalkopopulaatioiden olevan paikallisesti sopeutuneita sekä yksittäisten kelpoisuuteen vaikuttavien ominaisuuksien että hierarkkisen kokonaiskelpoisuuden tasolla. Tutkitut populaatiot olivat myös erilaistuneita ekologisesti tärkeissä ominaisuuksissa. Kelpoisuuteen vaikuttavat ominaisuudet myös poikkesivat ympäristöjen välillä. Paikalliset alleelit olivat yhteydessä korkeaan kelpoisuuteen luonnossa, minkä perusteella voitiin päätellä erisuuntaisen luonnonvalinnan vaikuttaneen populaatioden erilaistumiseen. Kromosomiston eri alueet olivat tärkeitä sopeutumisessa eri ympäristöihin, mutta myös joidenkin samojen genomin alueiden havaittiin mahdollisesti vaikuttavan vastakkaisesti kelpoisuuteen eri ympäristöissä. Myös kukkimisajan erilaistumiseen vaikuttavat genomin alueet poikkesivat eri ympäristöjen välillä erityisesti verrattaessa kenttäkokeita kasvatushuone- ja kasvihuonekokeisiin. Toisin kuin useimmissa tutkimuksissa on havaittu, F2-sukupolven jälkeläistön kelpoisuus oli yllättävän korkea yhdessä kenttäkoeympäristössä. Tähän vaikuttivat kelpoisuuden kannalta suotuisat dominoivat geenivaikutukset, jotka paransivat kasvien selviytymistä kyseisessä ympäristössä. Tumassa sijaitsevien geenien lisäksi myös soluelimien perimällä havaittiin olevan yhteys paikalliseen sopeutumiseen.