Günümüzde, bilim ve teknolojinin hızla ilerlemesiyle birlikte insanlık yeni sınırların kapısını aralıyor. Bu sınırlardan biri, aerojeller olarak adlandırılan ultra hafif katı malzemelerdir. Bu yazıda, özellikle dikkat çeken bir aerojel türüne odaklanacağız: Grafen Aerojel.
Şekil 1: Katı Duman: Aerojel
Kaynak: Muglammt
Aerojel Nedir?
Aerojeller, içerisindeki boşluklarla havayla dolu olan katı malzemelerdir. İlk kez 1931 yılında silikon dioksit kullanılarak üretilmişlerdir. Aerojeller, geniş bir malzeme yelpazesini içine alır ve sıradışı özellikleri ile tanınırlar. Bu özellikler arasında öne çıkan, düşük ısı iletkenliği katsayısı ve düşük yoğunluklu yapısal malzemeler olmalarıdır.
Grafen Aerojel ve Üretim Süreci
Çin’in Zheijang Üniversitesi’ndeki Polimer Bilimi ve Mühendisliği Bölümü’nde gerçekleştirilen çalışmalar, karbon nanotüpleri ve grafen kullanarak olağanüstü bir malzeme olan Grafen Aerojel’in üretimini başardı. Bu malzeme o kadar hafiftir ki, bir buğday başağının veya çiçek yaprağının yarattığı hafif bir tepki kuvveti bile yerçekimine karşı koymaya yetiyor. Bu benzersiz özelliklerinden dolayı “katı duman” adı ile anılmıştır.
Grafen Aerojelin Özellikleri
Grafen Aerojel’in en etkileyici özelliklerinden biri, düşük yoğunluğu ve aynı zamanda yüksek esnekliğidir. Bir metreküplük bir Grafen Aerojel kutusu, sadece 160 gram ağırlığındadır. Bu, havadan 7.5 kat daha hafif olduğu anlamına gelir. Ayrıca, Grafen Aerojel elektriği bakırdan daha iyi iletebilir, boyutları %20 kadar geriletebilir ve istenirse tamamen saydam hale getirilebilir.
Uçamama İlkesi ve Hacim Yoğunluğu
Peki, neden Grafen Aerojel havada uçamıyor? Bu noktada, “hacim yoğunluğu” kavramı devreye giriyor. Hacim yoğunluğu, maddenin içerdiği boşlukların hacminin, malzemenin toplam ağırlığına bölünmesiyle hesaplanır. Ultrahafif malzemelerdeki boşluklar, havayla doludur. Bu durum, malzemelerin havada süzülmesini engeller. Dolayısıyla Grafen Aerojel de bu ilkenin sonucunda havada uçamaz.
Gelecek Perspektifleri
Grafen Aerojel gibi malzemeler, gelecekte birçok alanda devrim yaratabilir. İnşaat malzemelerinden taşıt endüstrisine kadar geniş bir yelpazede kullanım potansiyeli taşırlar. Araştırmacılar, bu malzemeyi daha da geliştirerek yeni uygulamaları keşfetmeye devam ediyorlar.
Grafen Aerojel, havada hafif bir mucize olarak öne çıkıyor. Düşük yoğunluğu, yüksek esnekliği ve farklı uygulama alanları ile bilim ve teknolojinin yeni bir dönemini temsil ediyor. Bu malzemenin gelecekte daha fazla ilgi çekeceği ve pek çok alanda temel bir inovasyon kaynağı olabileceği düşünülüyor.
Kaynaklar
1.Akademik Makaleler
- Chao Gao ve diğerleri. “Ultralight and Highly Compressible Graphene Aerogels.” Advanced Materials, 2012.
- Zhiwei Peng ve diğerleri. “2D Nanomaterials for Energy Applications: Graphene and Beyond.” Advanced Energy Materials, 2015.
- Meikang Han ve diğerleri. “Recent Progress in Synthesis, Properties, and Potential Applications of Graphene‐Based Aerogels.” Advanced Science, 2019.
2.Haber ve İncelemeler
