Etiket: grafen

Çelik gibi sert, lastik kadar esnek..

Çinli araştırmacılar karbon elementinin daha önce bilinmeyen bir ‘mucize’ formunu geliştirdi.

Çinli bilim insanları, elmas ve kömürün hammaddesi karbon elementinin çok güçlü, elastik, hafif ve elektriği iletebilen yeni bir formunu meydana getirdi. Karbonun daha önce görülmemiş bu versiyonu, sadece bir dizi yeni özellik sunmakla kalmıyor, uygulanan yöntemle bütün elementlere yönelik benzer keşifleri şimdiden haber veriyor.

Evrendeki en bol dördüncü, insan vücudunda ise oksijenden sonra ikinci en çok kimyasal element olan karbon, dünyadaki yaşamın anahtar bileşenlerinden biri. Fiziksel açıdan karbon gibi çok fazla özelliği bulunan elementlerin sayısı az. Değişik atomik konfigürasyonları sayesinde bilinen en sert materyallerden olan elması, kaygan yapıdaki grafiti ya da bilimin yeni malzemelerinden güçlü grafeni oluşturabilirsiniz.

Nano Magazine dergisinin haberine göre, Qinhuangdao kentindeki Yanshan Üniversitesi araştırmacıları ise, karbonun yeni formunu oluşturmak için elementi 1000 derecelik bir ısıya maruz bıraktı. Daha sonra normal atmosfer basıncından 250 bin kat fazla bir basınç uyguladı. Bir dizi işlemin ardından ultra-güçlü ve süper-bükülgen bir karbon formu, yani ‘Sıkıştırılmış Camsı Karbon’ ortaya çıktı.

1-newformofcar1
Sıkıştırılmış Camsı Karbon. (Bu illüstrasyon, söz konusu malzemeye elektron mikroskobu ile bakıldığında görülen yapıyı temsil ediyor) – Timothy Strobel

Bu yeni malzeme, yaygın metal ve alaşımlardan yaklaşık 5 kat daha güçlü. Esnekliği ise organik kauçuk ve silikadan fazla. Olağanüstü spesifik sıkışma mukavemeti var. (Yaygın seramiklerden 2 kat fazla). Aynı zamanda lokal deformasyonlara karşı sağlam elastik toparlanma sergiliyor. Daha önce yapılmış ısıtma ve basınç işlemlerinden farklı olarak en doğru kombinasyonun uygulandığı belirtiliyor.

Araştırmayı yürüten ekipten Zhisheng Zhao, “Bu yeni iletken materyal, yakında ulaşım araçlarının gövdelerinden robotların dış iskeletlerine, mimari yapılardan uzay gemilerine kadar sayısız alanda çığır açıcı gelişmelerin yaşanmasını sağlayabilir. Yüksek mukavemeti, olağanüstü elastikiyeti ve hafifliği sayesinde ağırlık tasarruflarının önemli olduğu uygulamalarda kullanılabilir, malzeme maliyetlerini düşürebilir” diyor.

Sıkıştırılmış Camsı Karbon’un hangi endüstrilerde kullanılacağını yakında göreceğiz. Zhisheng Zhao ve ekibi, geliştirdikleri metot sayesinde diğer elementlerin de bilinmeyen yeni formlarının oluşturulabileceğini, araştırmalarını sürdüreceklerini belirtiyor.

(Bilimpro.com haber içerikleri kaynak gösterilmeden ve yazarın adı belirtilmeden alıntı yapılamaz, kanuna aykırı ve izinsiz kopyalanamaz, başka yerde yayınlanamaz)

Denizleri mini robot sürüleri temizleyecek

Geleceğin teknolojisi ‘grafen’ maddesi ile kaplı robotlar, okyanuslardaki kirliliğe karşı umut oldu.

Almanya ve İspanya’dan bilim insanları, grafen kaplı mikroskobik su altı robotlarının, atık sudaki kurşunun yüzde 95 kadarını sadece bir saatte temizleyebildiğini belirledi. Proje, deniz ve okyanuslardaki kirliliği yok etmede kullanılabilir.

Elmastan sert, elektriği bakırdan iyi ileten, istenilen her şekle sokulan, dünyada elde edilen en ince ve en hafif, saydam bir madde olan grafen, bulanık okyanusları temizleme işinde de şimdiye dek en iyi umudumuz olabilir. 2050 yılı itibariyle okyanuslarda balıktan çok plastik olacağı tahmin ediliyor. Kurşun, arsenik, cıva, kadmiyum ve krom kirliliği, yakın gelecekte hassas ekolojik dengeyi etkileyecek.

Almanya’daki Max-Planck Akıllı Sistemler Enstitüsü ile İspanya’daki Catalonia Biyomühendislik ve Catalan Araştırma enstitülerinin Nano Letters dergisinde yayınlanan ortak çalışmalarına göre, yeni nano-robotlar üç kilit bileşene sahip: Kurşunu (veya başka bir ağır metali) emmek için grafen dış kaplama, robotun manyetik bir alan aracılığıyla yönetilmesini sağlayan nikel çekirdek ve bir motor görevi görerek hidrojen peroksit ile kimyasal tepkime oluşturup robotları ileri iten içteki platinyum kaplama.

Bir insan saçının kalınlığından daha ufak olan nano-robotlar, bir kere çalıştırılmalarının ardından defalarca kullanılabilecek. Robotları yönlendirmek için kullanılan aynı manyetik alan, daha sonra onları toplamak için kullanılıyor. Bu noktada asidik bir çözelti, robot üzerindeki kurşun iyonlarını uzaklaştırılıyor ve robotlar yeniden çalışmaya hazır hale geliyor.

Max-Planck Akıllı Sistemler Enstitüsü’nden araştırmaya katılan Samuel Sanchez, “Bu robotlarımız, çevreye yönelik akıllı nano-cihazların yeni bir uygulaması. Kirlenmiş çözeltilerdeki ağır metalleri yakalayabilen ve onları istenen yerlere taşıyabilen, hatta onları serbest bırakarak döngüyü kapatabilen, kendi gücünü sağlayan nano-robotların kullanımı, endüstriyel uygulamalara doğru atılmış büyük bir adım” yorumunu yapıyor.

Araştırma sırasında test edilen nano-robotlar, kusursuz bir manyetik alan kullanılarak kontrol edilse de, bilim insanları gelecekte bu robotların kendi kendilerini özerk olarak yönlendirebileceklerini belirtiyor. Üç enstitü, farklı kirletici türlerini temizlemeye ve robotların üretim masraflarını azaltmaya yönelik testlerine devam edecek.

Geleceğin maddesi olarak nitelendirilen grafen, çok dayanıklı olması ve neredeyse enerjiyi mükemmele yakın saklama kapasitesiyle tıp, uzay bilimleri, yakıt pilleri, biyo-teknoloji gibi birçok alanda kullanılacak.

(Bilimpro.com haber içerikleri kaynak gösterilmeden ve yazarın adı belirtilmeden alıntı yapılamaz, kanuna aykırı ve izinsiz kopyalanamaz, başka yerde yayınlanamaz)

Hafif ve güçlü bir ‘süper madde’ geliştirildi

Doğadan ilham alan ABD’li bilim insanları kemik ve odun yapısını taklit etti.

ABD’deki bilim insanları, odun ve kemik yapısını örnek alan ultra hafif ve olağanüstü derecede güçlü yeni bir madde ürettiklerini bildirdi.

ABD’deki Washington Eyalet Üniversitesi’nin Science Advances dergisinde yayınlanan çalışmasına göre, doğadan ilham alan araştırmacılar süper madde yapısını oluşturmak için 3D baskı metoduyla gümüş damlalarından ‘sis’ meydana getirdi. Daha sonra sisin buharlaştırılması işlemi gerçekleştirildi. Buharlaştırmanın ardından geriye kalan temel yapının birçok alanda kullanılabileceği belirlendi.

Bu süreç, bazı Afrika çöllerinde bulunan doğal ve nadir bir olayla karşılaştırılabilir; kükürtlü sis buharlaşır ve yavaş yavaş kristal ‘çöl gülü’ kayaçları oluşur. Görünüşlerinin güle benzemesinden dolayı bu adı alan çöl güllerinin yapısında jips, barit, selenit ve selestit mineralleriyle kum tanecikleri bulunur.

desertrose1
Tunus’ta bulunan bir çöl gülü

Araştırmayı yürüten ekipten profesör Rahul Panat, “Bu yöntem, bataryalar, ultra hafif ve güçlü maddeler, katalitik konvertörler, süper kapasitörler ve biyolojik iskeletleri içeren, nano boyutlardan makro boyutlara kadar olan materyallerin 3D mimarisinde çığır açan bir gelişme. Kritik boşlukları doldurabilecek tekniğimizin patentini aldık” açıklamasını yaptı.

Rahul Panat, çalışılması kolay bir madde olan gümüşü kullanmış olsalar da, nanopartiküllere dönüştürülebilen herhangi bir elementin de aynı şekilde şekillendirilebileceğini söyledi. Panat ve ekibinin sistemi ile elde edilen yeni yapı, çok geniş bir yüzeye sahip, gözenekli, inanılmaz derecede hafif ve çok güçlü. Maddenin mikroskobik yapısında küçük köprüler, sarmallar, elektronik bağlantılar ve sütunlar dikkat çekiyor.

nanostructure2
Maddenin mikroskobik yapısı

3D baskı yönteminin kullanılıyor olması, yeni materyalin çok az atık ile hızlıca ve geniş ölçekte üretilebileceği anlamına geliyor. Araştırmacılar bu materyalin özellikle pillerde yararlı olabileceğini, bataryaların hızlarını, kapasitelerini ve ömürlerini uzatacağını belirtiyor.

2015 yılında da Çinli bilim insanları ‘tüy kadar hafif olmasına karşın çelikten güçlü’ bir süper madde geliştirmişti. Grafenden elde edilen madde, 1 santimetrekareye 1 tondan daha fazla darbeye dayanabiliyor. Eğilip bükülmeden kendi ağırlığının 40 bin katını taşıyabiliyor. Son derece ince bir yapıya ve sıra dışı özelliklere sahip olan grafen, bir dakikada şarj edilen piller, kağıt kadar ince cep telefonları, kurşun geçirmez kıyafetler üretmeye çalışan bilim insanlarının büyük ilgisini çekiyor.

(Bilimpro.com haber içerikleri kaynak gösterilmeden ve yazarın adı belirtilmeden alıntı yapılamaz, kanuna aykırı ve izinsiz kopyalanamaz, başka yerde yayınlanamaz)

Çelikten 10 kat güçlü ‘sünger’ geliştirildi

Geleceğin maddesi ‘grafen’ üzerinde çalışan bilim insanları, çok güçlü ve hafif süper malzeme oluşturdu.

ABD’deki bilim insanları, grafen maddesi ile en dayanıksız plastikten bile hafif ancak çelikten 10 kat daha güçlü olan süngerimsi ‘süper – malzeme’ üretti.

Fox News’ün haberine göre, bu çok güçlü süngerimsi malzeme, sıkıştırılıp kaynatılmış grafen parçacıklarından oluşuyor. (Yapay olarak laboratuarda üretilen grafen, karbon atomunun bal peteği örgülü yapılarından bir tanesine verilen isim. Geleceğin maddesi olarak tanımlanıyor.)

Sıradışı bir deniz canlısı gibi görünen yumuşak yapının içi neredeyse tamamen boş. Yani yoğunluğu sıradan bir grafenin yüzde 5’i kadar. Onu bu kadar özel kılan ise içeriğindeki grafen değil, sihirli gibi görünen özelliklerini, yapıyı oluşturan atomların diziliş şekli sağlıyor.

Söz konusu çalışmayı, ABD’nin Boston kentindeki Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT)’den bilim insanları gerçekleştirdi. Grafeni atomik seviyede analiz eden araştırmacılar, inanılmaz derecede güçlü süper materyallerin nasıl oluşturulacağını doğru bir şekilde tahmin edebilecek matematiksel modeller oluşturdu. Daha sonra ‘gyroid’ olarak bilinen kıvrımlı labirent yapıları üretmek için hassas miktarda ısı ve basınç uygulandı, madde gerginlik ve sıkışmaya maruz bırakıldı. Plastikten daha hafif, çelikten 10 kat güçlü bir süper – malzeme elde edildi.

En büyük sorun, bu aşırı kuvvetli materyali büyük ölçeklerde üretmek neredeyse imkansız, genel endüstriyel üretim kapasiteleri bu madde için yetersiz. Bu sorunun üstesinden gelindiği takdirde grafen gyroid birçok alanda kullanılabilir. Sıcağı ve soğuğu yalıtabilen çok güçlü ama ultra-hafif devasa köprüler, binalar inşa edilebilir.

Elmastan sert, elektriği bakırdan iyi ileten, istenilen her şekle sokulan, dünyada elde edilen en ince ve en hafif, saydam bir madde olan grafen, üretim maliyetleri düşürülebilirse gelecekte tıp, uzay bilimleri, yakıt pilleri, biyo-teknoloji gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılacak.