Pinnat prosessimetallurgiassa

Esitys aiheesta: "Pinnat prosessimetallurgiassa"— Esityksen transkriptio:

1 Pinnat prosessimetallurgiassa
Ilmiömallinnus prosessimetallurgiassa Syksy 2014 Teema 7 - Luento 1 Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

2 Tavoitteet Oppia pintojen ominaispiirteet ja niiden kuvaamiseen käytetyt suureet Oppia tunnistamaan pintailmiöiden roolia prosessimetallurgiassa Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

3 Sisältö Peruskäsitteet: Pinta ja rajapinta Pintojen erityispiirteitä
Pintojen merkitys prosessimetallurgiassa Ydintyminen Kostutus Pintoja kuvaavat ominaisuudet (Raja)pintaenergia ja -jännitys, pinta-aktiivisuus (Pintaominaisuuksien kokeellinen määritys) Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

4 Pinta? Rajapinta? Pinta = Kondensoituneen (kiinteä tai neste) faasin ’ulkopinta’ (kaasufaasia vasten) Rajapinta = Kahden kondensoituneen faasin välinen rajapinta Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

5 Pintojen erityispiirteitä
Kondensoituneilla faaseilla on aina (raja)pinta Rakenne ja ominaisuudet eivät vastaa bulkkia Vähemmän järjestäytynyt Pintaan on sitoutunut ylimääräistä energiaa Erittäin ohut (vain kymmeniä atomikerroksia) Pintoja on erilaisia Eri olomuodon omaavien faasien välillä Saman olomuodon omaavien faasien välillä Ulkopinta kaasua vasten Raerajat Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

6 Pintojen erityispiirteitä
Kuva. Skemaattinen kuva pinnan rakenteesta (H.Jalkanen, 2006) Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

7 Pintojen merkitys prosessimetallurgiassa
Metallurgiset prosessit ovat aina heterogeenisiä: useita faaseja, joiden välillä on rajapintoja Pintojen rooli erityisen suuri systeemeissä, joissa on paljon pinta-alaa suhteessa tilavuuteen Hienojakoiset materiaalit Pieniä kuplia, pisaroita, ym. Hallittavia asioita: Heterogeeniset reaktiot rajapinnoilla Yhteinen rajapinta Aineen- ja lämmönsiirto rajapintojen yli Pintoihin sitoutunut energia Pisaroiden ja kuplien muodot Uuden faasin muodostuminen ja kasvu Faasien väliset kontaktit Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

8 Esimerkkejä pintojen merkityksestä metallurgiassa
Heterogeenisen reaktion edellytyksenä on kontakti faasien välillä (yhteinen rajapinta) Tämä voi olla rajoittava tekijä erityisesti kiinteä-kiinteä-reaktioissa Reaktio tapahtuu usein epäsuorasti kaasufaasin kautta KOKSI PELLETTI SINTTERI Kuva: Prof. Timo Fabritius. Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

9 Esimerkkejä pintojen merkityksestä metallurgiassa
Sulan ja kiinteän faasin välinen kontaktipinta-ala riippuu faasien välisestä kostutuksesta Kuitenkin aina suurempi reaktiopinta kuin kiinteiden faasien välillä Myös partikkelikoolla on merkittävä rooli Kuva: Prof. Timo Fabritius. KUONA KOKSI Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

10 Esimerkkejä pintojen merkityksestä metallurgiassa
Kiinteä-kaasu-reaktioissa reaktiopinta-alan suuruuteen vaikuttavat erityisesti kiinteän materiaalin huokoisuus ja mahdollisen reaktiotuotekerroksen rakenne CO2 CO2 CO CO LAMINAARI RAJAKERROS Fe FeO FeO+CO=Fe+CO2 HUOKOINEN PINTAKERROS TIIVIS PINTAKERROS Kuva: Prof. Timo Fabritius. Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

11 Esimerkkejä pintojen merkityksestä metallurgiassa
Sula-sula-reaktioissa reaktiopinta-alaa voidaan kasvattaa pisaroittamalla Sula-kaasu-reaktioissa reaktiopinta-alaa voidaan kasvattaa kuplittamalla tai pisaroittamalla Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

12 Esimerkkejä pintojen merkityksestä metallurgiassa
Sintraantumisen ajavana voimana toimii pintaan sitoutuneen energian pieneneminen Sulafaasin läsnäollessa aineensiirto nopeutuu, jolloin sintraantuminen on nopeampaa Sulafaasi toimii sideaineena Kuva: Prof. Timo Fabritius. Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

13 Ydintyminen Uuden faasin muodostuminen Seurausta muutoksista mm.
Muodostuu rajapintaa erottamaan uutta faasia vanhasta faasista Homogeenisesti tai heterogeenisesti Seurausta muutoksista mm. lämpötilassa (jähmettyminen, kaasukuplien synty) koostumuksessa (sulkeumien synty) molemmissa (erkaumien synty jäähdytyksessä) Edellytyksenä systeemin kokonaisenergian pieneneminen Gibbsin vapaaenergia + pintaenergia Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

14 Homogeeninen ydintyminen
Kuva: Porter & Easterling: Phase transformations in metals and alloys London. Chapman and Hall. 446 s. Homogeeninen ydintyminen Kriittinen säde, jota suuremmilla säteen arvoilla vapaaenergia pienenee säteen kasvaessa eli ytimen kasvu on spontaania Ydintyminen toisen faasin sisään Ydintymiselle on ajava voima, kun uuteen pintaan sitoutuneen energian määrä ei ole suurempi kuin vapaaenergian muutos uuden faasin muodostumiselle G kasvaa suhteessa tilavuuteen (r3) Pintaenergia kasvaa suhteessa pinta-alaan (r2) G* kuvaa, kuinka suuri ylikyllästyminen tai alijäähtyminen tarvitaan ydinten muodostumiseksi Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

15 Heterogeeninen ydintyminen
Kuva: Porter & Easterling: Phase transformations in metals and alloys London. Chapman and Hall. 446 s. Heterogeeninen ydintyminen Ydintyminen kahden faasin rajapinnalle Energeettisesti edullisempi kuin homogeeninen ydintyminen Vaaditaan vähemmän uutta pintaa, jolloin tarvittava ydintymisenergia on pienempi Ero homog. ja heterog. ydintymisen välillä on sitä suurempi, mitä paremmin muodostuva faasi kostuttaa olemassa olevaa faasia Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

16 Ydinten kasvumekanismit
Riippuu, minkälaisesta ytimestä on kyse Kiinteän faasin ydintyminen metallin jähmettyessä Kasvavien kiteiden pinnalla vapautuu lämpöä (jähmettymislämpö), jonka on päästävä siirtymään pois rajapinnalta (kiinteään tai sulaan faasiin), jotta jähmettyminen etenee Käytännössä vaaditaan tietty alijäähtyminen Sulkeumien tai kaasukuplien kasvu metallisulassa Kasvu diffuusion välityksellä tai ydinten törmätessä toisiinsa Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

17 Kostutus Youngin yhtälö:
Pieni nestepisara kiinteällä alustalla sv on kiinteä-kaasu-rajapintajännitys sl on kiinteä-neste-rajapintajännitys lv on neste-kaasu-rajapintajännitys  on faasien välinen kostutuskulma Kostutuskulma kuvaa sulan kykyä kostuttaa alustaansa  < 90 = Hyvä kostutus  > 90 = Huono kostutus Kuvat: Aksay, Hoge & Pask: The Journal of Physical Chemistry 78(1974)12, Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

18 Kostutus Nestepisara toisen sulan pinnalla:
Kuva: Verein Deutscher Eisenhüttenleute. Schlackenatlas. 2nd ed. Düsseldorf Verlag Stahleisen M. B. H. 616 s. Kostutus Nestepisara toisen sulan pinnalla: Käytännössä  oletetaan hyvin pieneksi  cos() = 1 Kostutuksesta ja kostutuskulmasta löytyy lisätietoa mm. Slag Atlaksen luvuista 10 ja 12 Luvussa 12 on lisäksi lukuisia kokeellisesti määritettyjä kostutuskulman arvoja metallurgisiin systeemeihin liittyen Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

19 Reaktiivinen kostutus
Kuva: Eustathopoulos & Drevet. Composite Interfaces 2(1994)1, Systeemi ei ole tasapainossa, mikäli sulan ja kiinteän faasin välillä on reaktioita ja/tai aineensiirtoa Kostutus paranee, kun: reaktio on nopea aineensiirto faasien välillä on nopeaa Kostutuksen voi vaikuttaa myös muodostuva tuotekerros Kuva: Landry, Rado, Voitovich & Eustathopoulos. Acta Materialia 45(1997)7, Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

20 Pintoja kuvaavat ominaisuudet
Pintaenergia ja -jännitys Rajapintaenergia ja -jännitys Pinta-aktiivisuus Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

21 Pintaenergia,  Kuvaa pintaan sitoutunutta energiaa
Pinta-alayksikköä kohden määritetty skalaarisuure Pyrkimys minimoida systeemin kokonaisenergia (sis. pintaan sitoutunut energia) Kuplien ja pisaroiden pyrkimys pallon muotoon Ajava voima kuplien, pisaroiden ja rakeiden kasvulle Merkittävässä roolissa pienillä pisaroilla, kuplilla, jne. joilloin pinta-alaa on paljon suhteessa tilavuuteen Yksikkönä käytetään J/m2 Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

22 Pintaenergian huomiointi tasapainotarkasteluissa
Pintaan sitoutuneen energian huomiointi Gibbsin vapaaenergiaa laskettaessa Kaksi viimeistä termiä kuvaavat pintaenergian riippuvuutta pinnan kaarevuudesta (huomioitava vain erittäin pieniä (alle 50 Å) kappaleita tarkasteltaessa Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

23 Pintajännitys,  Kuvaa pinnassa vaikuttavaa voimaa
Vektorisuure, jolla on suunta Yksikkönä käytetään N/m Sulilla aineilla: pintaenergian arvo = pintajännitysen arvo Jännityksettömillä kiinteillä aineilla: pintaenergian arvo  pintajännityksen arvo Kiinteillä aineilla pinta-alan kasvu tiettyyn suuntaan aiheuttaa jännityksen Jännityksen suuruus riippuu pituuden muutoksesta Tästä johtuen pintaenergia ja -jännitys voivat poiketa toisistaan paljonkin Erityisesti matalissa lämpötiloissa Ero pienenee, kun T kasvaa Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

24 Rajapintaenergia ja -jännitys
Kahden kondensoidun faasin (kiinteä-sula tai sula-sula) välillä olevaa rajapintaa kuvaavat ominaisuudet Rajapintaenergia on skalaarisuure Rajapintajännitys on vektorisuure Yksiköt samat kuin pintaenergialla ja -jännityksellä Pyrometallurgiassa tärkeimpiä ovat kuona- ja metallisulien väliset rajapintaominaisuudet Yleensä rajapintajännitys pienenee, mikäli faasien välillä on aineensiirtoa Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

25 Metallurgisten sulien pinta- ja rajapintajännityksiä
Kuvat: Kasama et al. Canadian Metallurgical Quarterly. 22(1983)1, 9-17. Boni & Derge Transactions AIME Journal of Metals , Metallurgisten sulien pinta- ja rajapintajännityksiä Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

26 Metallurgisten sulien pinta- ja rajapintajännityksiä
Kuonien pintajännityksiä sekä kuona-metalli-rajapintajännityksiä tarkastellaan tarkemmin teeman 8 yhteydessä: Kuonien ominaisuudet Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

27 Pinta-aktiiviset aineet
Kuvat: Ono-Nakazato et al. ISIJ Int. 46(2006)9, Nakashima & Mori. ISIJ Int. 32(1992)1,11-18. Jotkut aineet konsentroituvat pinnoille (pinta-aktiivisuus) Esim. happi ja rikki terässulassa Taustalla pintaan sitoutuneen energian minimointipyrkimys Pinta-aktiiviset aineet alentavat pintaenergiaa Vaikuttavat mm. aineensiirtoon pinnan yli Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

28 Pintaominaisuuksien kokeellinen määritys
Koejärjestelyissä kiinnitetään: systeemin geometria aineiden koostumukset/määrät olosuhteet Mitataan: kostutuskulmaa voimaa ja/tai etäisyyksiä sekä dimensioita Määritetään edellisten pohjalta laskennallisesti: pintaominaisuudet kuten pintaenergia tai -jännitys Yhtälöt määritetään systeemin geometrian pohjalta Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

29 Pintaominaisuuksien kokeellinen määritys
Kapillaarimenetelmä Irrottamismenetelmät Kaasukuplan ja pisaran maksimipainemenetelmät Pisaran painomenetelmä Sessile drop -menetelmä Pendant drop -menetelmä Oskilloivan pisaran menetelmä Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

30 Kuva: Salmang & Scholze
Kuva: Salmang & Scholze. Keramik – Teil 1: Allgemeine Grundlagen und wichtige Eigenschaften. Sechste Auflage. Berlin. Springer-Verlag s. Kapillaarimenetelmä Tarkasteltavaan nesteeseen upotetaan kapillaariputki Menetelmällä voidaan määrittää nesteen pintajännitys, joka saadaan laskettua, kun nestepatsaan korkeus, pinnan kaareutuma ja nesteen tiheys tunnetaan Kostuttavat systeemit: Kuvan mukainen käyttäytyminen Kostuttamattomat systeemit: Kaarevuus toisin päin; nesteen pinta putkessa alempana kuin ympäröivän nesteen pinta Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

31 Kapillaarimenetelmä Tarkka menetelmä Rajoituksia/heikkouksia:
Tarkasteltavan nesteen ja kapillaarimateriaalin välinen kostutuskulma on tunnettava Kapillaariputken oltava mahdollisimman tasainen ja läpinäkyvä (visuaalinen havainnointi) Lasiputket reagoivat metallisulien kanssa, mikä rajoittaa niiden käyttöä Vaatii kohtalaisen määrän näytenestettä Halkaisijan kasvaessa painovoima vaikuttaa kaarevuuteen (tarvitaan korjauskertoimia) Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

32 Irrottamismenetelmät
Tarkasteltavaan nesteeseen upotetaan kappale (rengas, ohut levy, putki tai sylinteri) Kostuttava neste kiinnittyy kappaleeseen Kappaletta nostetaan ylöspäin ja nostamiseen tarvittava voima mitataan Vaadittava voima saavuttaa maksimin hetkellä, jolla neste irtoaa kappaleesta Pintajännitys voidaan laskea mitatun maksimivoiman pohjalta Kuva: Verein Deutscher Eisenhüttenleute. Schlackenatlas. 2nd ed. Düsseldorf Verlag Stahleisen M. B. H. 616 s. Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

33 Kaasukuplan ja pisaran maksimipainemenetelmät
Tarkasteltavaan nesteeseen upotetaan kapillaari-putki, jonka sisällä vallitsevaa painetta nostetaan Paine saavuttaa maksimiarvonsa hetkellä, jolloin putken päähän muodostuva kupla irtoaa putkesta Mitatun maksimipaineen pohjalta voidaan määrittää nesteen pintajännitys Tunnettava upotussyvyys, putken halkaisija ja nesteen tiheys Käytännössä tarvitaan lisäksi erilaisia kapillaarivakioita ja korjauskertoimia, koska kuplan muoto yleensä poikkeaa pallomaisesta Kuva: Verein Deutscher Eisenhüttenleute. Schlackenatlas. 2nd ed. Düsseldorf Verlag Stahleisen M. B. H. 616 s. Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

34 Kaasukuplan ja pisaran maksimipainemenetelmät
Menetelmän etuja ovat nopeus ja soveltuvuus myös reaktiivisten systeemien tarkasteluun Tosin putken halkaisijan tarkka määrittäminen on vaikeaa, mikäli putkimateriaali reagoi voimakkaasti tarkasteltavan nesteen kanssa Voi muodostua ongelmaksi esim. aggressiivisia kuonasulia tarkasteltaessa (erityisesti korkeat lämpötilat) Mittausvirhettä voi aiheuttaa myös liian suuri kuplimisnopeus Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

35 Pisaran painomenetelmä
Nestettä valutetaan putken päähän, kunnes putken päähän muodostunut pisara kasvaa niin suureksi, ettei pintajännitys enää pysty estämään pisaran putoamista Nesteen pintajännitys voidaan laskea, kun pisaran massa, putken säde ja pisarasta putoamatta jäävää osaa kuvaava korjauskerroin tunnetaan Etuna se, ettei nesteen tiheyttä tarvitse tietää Kuva: Adamson: Physical chemistry of surfaces. 3rd ed. New York. John Wiley & Sons Ltd. 1976 Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

36 Pisaran painomenetelmä
Edellytys mittausten onnistumiselle: Pisaraa on kasvatettava riittävän hitaasti juuri ennen sen putoamista, jotta ’pintajännityksen voittamiseen’ tarvittava massa saataisiin määritettyä mahdollisimman tarkasti Yleensä pudotetaan useita pisaroita, joiden lukumäärä lasketaan Alla olevaan astiaan kertyneen nesteen kokonaismassan pohjalta voidaan määrittää keskimääräinen pisaran massa, kun pisaroiden lukumäärä tunnetaan Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

37 Sessile drop ja Pendant drop -menetelmät
Pienet pisarat pyrkivät pallomaiseen muotoon pintajännityksen minimoimiseksi Pallomaisella kappaleella on pienin pinta-ala suhteessa tilavuuteen Pintajännitys voidaan määrittää pisaran muodon pohjalta, kun tarkastellaan systeemiä, jossa gravitaatio- ja pintavoimat ovat tasapainossa Pisaran muotoon perustuvia menetelmiä ovat mm. sessile drop ja pendant drop -menetelmät Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

38 Sessile drop -menetelmä (Optinen dilatometri)
Pisaran dimensioiden pohjalta saadaan laskettua halutut pintaominaisuudet (kostutuskulma, pintajännitys, jne.) Voidaan tarkastella myös: Sulamis- ja pehmenemis-käyttäytymistä Alustan ja näytteen välisiä reaktioita analysoimalla näyte kokeen jälkeen esim. pyyhkäisyelektroni-mikroskoopilla (SEM) 1 Tutkittava näyte 2 Alusta 3 Näytekelkka 4 Kuljetin 5 Uuniputki 6 Termoelementti 7 Videokamera 8 Tietokone 9 TV-monitori 10 Virtalähde 11 Sähkövastus 12 Datalogger 13 Lämpötilan säädin Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014 Kuva: Heikkinen (laadittu oppimateriaalia varten)

39 Sessile drop -menetelmä
Pisaran muotoa (ja pintaominaisuuksia) voidaan tarkastella: häiriöttömissä (tasapaino-)olosuhteissa TAI jonkin olosuhdemuuttujan (esim. T) funktiona Yleensä tarkastelut suoritetaan inertissä atmosfäärissä (Ar), jottei pinta-aktiivinen happi sotkisi mittauksia Ellei haluta tarkastella hapen vaikutusta Suurin virhelähde on yleensä muuttujien epätarkka määritys kuvista Erityisesti, jos sulaminen tapahtuu epäsymmetrisesti Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

40 Sessile drop -menetelmä
Kuonasula vs. Al2O3 Kuonasula vs. grafiitti Kuvat: Heikkinen (laadittu oppimateriaalia varten) Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

41 Pendant drop -menetelmä
Tarkastellaan pisaran muotoa tilanteessa, jossa siihen vaikuttavat pinta- ja gravitaatiovoimat Pintaominaisuudet määritetään laskemalla Sessile drop -menetelmässä näytepisara makaa alustalla Pendant drop -menetelmässä pisara roikkuu kapillaariputken päässä Etuna pieni näytemäärä, vaikeutena pisaran dimensioiden tarkka määritys Kuva: Verein Deutscher Eisenhüttenleute. Schlackenatlas. 2nd ed. Düsseldorf Verlag Stahleisen M. B. H. 616 s. Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

42 Oskilloivan pisaran menetelmä
Gravitaatiovoimien kompensointi sähkömagneettisen voiman avulla Sulapisara jatkuvassa oskilloivassa liikkeessä sähkömagneettisen kentän ja pintaa ylläpitävän pintaenergian vaikutuksesta Oskillointitaajuus on verrannollinen pintajännitykseen, joten pintajännitys voidaan määrittää laskennallisesti sen pohjalta Kuva: Verein Deutscher Eisenhüttenleute. Schlackenatlas. 2nd ed. Düsseldorf Verlag Stahleisen M. B. H. 616 s. Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

43 Oskilloivan pisaran menetelmä
Etu kaikkiin em. menetelmiin verrattuna on se, ettei tarkasteltava neste ole kontaktissa minkään mittauslaitteistoon kuuluvan osan (alusta, kapillaariputki, upokas, jne.) kanssa Näyte kontaktissa vain atmosfäärin kanssa Ei vuorovaikutuksia, joiden seurauksena näytteen koostumus ja ominaisuudet muuttuisivat Soveltuvuus myös hyvin korkeissa lämpötiloissa (yli 2000 C) sulavien materiaalien tarkasteluun Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014

44 Teeman 7 suoritus Pintailmiöihin ja niiden merkitykseen tutustutaan tarkemmin paritöinä tehtävien raporttien kautta Deadline: Prosessimetallurgian tutkimusryhmä Eetu-Pekka Heikkinen, 2014