21. Yüzyılın Teknolojik Malzemesi:
Grafenler

Kalemlerinizi dolduran malzemenin elektriği ileten ya da en bulanık suyu filtrelemek için kullanılan malzeme ile aynı olabileceğini düşünmüş müydünüz? Gelin bu malzemeyi yani grafenleri yakından tanıyalım.

A- A+

10.06.2020 tarihli yazı 10321 kez okunmuştur.

Grafen Karbon Molekül Mukavemet Süper Hızlı Elektronikler

Grafen 21. yüzyılın teknolojik malzemesi olarak görülmektedir. Sadece bir atom kalınlığında, elmastan daha güçlü olan grafenin mekaniksel ve elektriksel özellikleri son on yılda birçok sorunun cevabı olarak görülmüştür. Grafen ile gelecekte süper hızlı elektronikler, ultra hassas sensörler ve inanılmaz derecede dayanıklı malzemeler de dahil olmak üzere gelecek için teknoloji dünyasında yenilikçi ürünler geliştirilebilecektir. Birkaç yanlış başlangıç yapılmasına rağmen bu sözün gerçekleşmeye yakın olduğu düşünülmektedir.

Grafen Nedir?

Grafen, evrendeki en yaygın atomlardan biri olan karbon elementinden meydana gelmiştir. Tamamen karbon malzemelerden oluşan elmastan ayrılma nedeni karbon atomlarının bağlanma şeklidir. Atomik seviyede baktığımızda, karbonlar altıgen şeklinde bal peteğine benzemektedir. Altıgenin her noktası bir karbon atomundan oluşmaktadır. Altıgen şeklindeki bu özellik grafenin fiziksel ve kimyasal özelliklerini mümkün kılmaktadır. Karbon atomların bağlanma şekli malzemeyi beklenmedik şekilde çelikten daha güçlü ve esnek hale getirmiştir. Elektron iletkenliği ise silisyumdan 100 kat daha fazladır.

►İlginizi Çekebilir: Yeni Fotodedektörler için Yeni Grafen Yapıları Tasarlandı

Isı iletkenliği bordan 10 kat daha fazladır. İnanılmaz derecede yüksek mukavemeti ve neredeyse imkansız derecede düşük elektrik direnciyle grafen, bilim adamlarının dikkatini çekmiş ‘‘Mucize Malzeme’’ olarak anılmaya başlanmıştır. Grafen, keşfedildiğinen bu yana sunduğu birçok avantaja rağmen henüz yeterli alanda kullanılamamıştır. Üretimindeki sıkıntılar ve henüz ölçek ekonomisinin yakalanamaması grafen sektörünün önündeki engeldir. Genç bir teknoloji olan grafenin üretim sorunlarının giderilmesi ve maliyetin aşağıya çekilmesi için çalışmalar yapılmaktadır.

Gelecekte Grafen

Gelecek yıllar içerisinde grafen elektrik parçaları, sensörler, güneş hücreleri, gelişmiş batarya, kompozit ve kaplama teknolojisinde potansiyel olarak kullanılacaktır. Grafenin kullanım alanı hızla gelişmekte olup savunma sanayi de bu alanda çalışmalar yapmaktadır. Savunma sanayi grafenin optik özelliklerini geliştirmek konusunda harekete geçmiştir. Gelecekte elektronik dünyası için de önemli yer teşkil edecek olan grafen; çok sayıda özelliğe sahiptir. Grafen 0.34 nanometre kalığında olup, geliştirilen en ince malzemedir. Yukarıda da bahsettiğimiz üzere çelikten ve elmastan daha sert ve hafiftir. Aynı zamanda iletken malzemedir. Grafenin bu özellikleri, hızlı iletişim ve güvenilir hale getirme yolunda elektronik dünyasına gelecekte yeni bir inovasyon kazandıracaktır.

►İlginizi Çekebilir: Grafenin Elektronikte Kullanılması

2011 yılında Northwestern Üniversitesi mühendisleri, grafen anotların enerjiyi grafitten daha iyi tuttuğunu ve böylece elektrikli araçlarda (EV'ler) dahil olmak üzere potansiyel uygulamalarla on kat daha iyi pil şarjı sağladığını keşfetti. 2013 yılında Rice Üniversitesi’nin yaptığı araştırmaya göre lityum iyon piller için ince, esnek anot üretmek için grafenin kullanılabileceği düşünülmektedir. Bor atomları, lityum iyonlarının grafene yapışmasına yardımcı olarak hızlı şarj olmasını sağlar.

Grafenin geniş yüzey alanı ve kimyasal saflığı ile biyolojik uygulamalarda özellikle fırsatlar sunmaktadır. Biyonik kulaklar, biyonik gözler vb. çalışmalar grafen teknolojisinin geliştirilmesi ile gelecekte umut taşımaktadır. Grafenin sıkı atomik bağları, su molekülleri hariç neredeyse tüm sıvı ve gazlar için geçirmezdir. Grafen en bulanık suyu dahi filtre edebilir.

Kaynak:

►interestingengineering
►thinktech
►digitaltrends
►americanscientist

Yazar: Duygu Yıldız Bekiroğlu