Skip to content Skip to navigation

Atıkları Grafene Dönüştüren Yöntem

Dr. Mahir E. Ocak
10/02/2020 - 18:26

Rice University

Rice Üniversitesinde Prof. Dr. James M. Tour önderliğinde çalışmalar yapan bir grup araştırmacı, karbon içeren atıklardan grafen üretmeye imkân veren bir yöntem geliştirdi. Araştırma ile ilgili makale Nature’da yayımlandı.

Grafen, karbon atomlarının birbirlerine altıgen oluşturacak şekilde bağlandığı tek katmanlı bir malzemedir. Grafenin en önemli özelliklerinden biri çok güçlü olmasıdır. Öyle ki grafen katmanları, aynı kalınlıktaki çelikten 100 kat daha güçlüdür.

 

 

Grafen katmanı

Rice Üniversitesi araştırmacıları, grafeni üretmek için yeni bir yöntem geliştirmişler. Elektrik enerjisinin kullanıldığı yeni yöntem hâlihazırda grafen üretmek için kullanılan diğer yöntemlere göre hem çok daha hızlı hem de çok daha düşük maliyetle üretim yapmaya imkân veriyor. Yeni yöntemde ham madde olarak içerisinde karbon bulunan herhangi bir malzemeyi -örneğin atık gıdaları ya da plastikleri- kullanmak mümkün.

Yeni yöntemde, ilk olarak ham madde elektrik enerjisiyle sadece 10 milisaniye içinde 3000 K’e (2727oC’ye) ısıtılıyor. Bu durum karbon atomlarının yaptığı tüm kimyasal bağların kırılması ve bu sırada malzemenin içinde bulunan oksijen, azot gibi diğer elementlerin buharlaşmasıyla sonuçlanıyor. Malzeme hızla soğutulduğunda ise grafen katmanları ortaya çıkıyor.

Üretim süreci sırasında çevreye fazla ısı yayılmıyor. Öyle ki süreç tamamlandıktan sadece birkaç saniye sonra bile üretimin yapıldığı kaba çıplak elle dokunmak mümkün. Aşırı enerjinin tamamı, çok kısa süreli bir parlama sırasında çevreye ışık olarak yayılıyor.

Rice University

Yeni yöntemin en önemli kullanım alanlarından biri, daha dayanıklı betonlar üretmek olabilir.  Betonu bir arada tutmak için kullanılan çimentonun içine sadece %0,02 oranında grafen karıştırılması durumunda betonun sağlamlığı %35 oranında artıyor.

Çağımızın en önemli çevre sorunlarından küresel iklim değişikliğinin, insan etkinlikleri sonucunda atmosferdeki karbondioksit miktarının artmasından kaynaklandığı biliniyor. Günümüzde insan etkinlikleri sonucunda atmosfere salınan karbondioksitin %8’inin kaynağı ise çimento endüstrisi. Çimentonun içine az miktarda grafen ekleyerek hem daha az miktarda betonla daha dayanıklı yapılar inşa etmek hem de çeşitli süreçler sonucunda karbondioksit olarak atmosfere karışacak yüksek miktarda karbonu betonun içine hapsetmek mümkün. Geçmişte grafen içeren çimento üretiminin önündeki en büyük engel, grafen elde etmenin çok maliyetli olmasıydı. Ancak yeni yöntem hem çok hızlı bir biçimde hem de düşük maliyetle grafen üretmeye imkân veriyor. Araştırmacılar, iki sene içerisinde günde yaklaşık 1 kilogram grafen üretebilecek kapasiteye ulaşmayı hedefliyorlar.

 

 

İlgili İçerikler

Fizik

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde basit bir kondansatör tasarlayıp birçok elektrik devresinde kullanılan bu elektronik devre elemanının çalışma prensibini öğreniyoruz.

Fizik

Yenilenebilir enerji kaynaklarının başında güneş enerjisi geliyor. Ancak güneş ışığından aldığı enerjiyi elektriğe dönüştüren geleneksel fotovoltaik gözeler sadece gündüzleri çalışıyor. Gündüzleri elde edilen enerjiyi geceleri kullanabilmek içinse başka enerji biçimlerine dönüştürüp depolamak gerekiyor.

Fizik

Fren pedalına hafif bir dokunmayla, yüklü bir kamyonun nasıl durduğunu öğrenmek ister misiniz? Sürücü tarafından fren pedalına uygulanan kuvvet, fren hidroliği tarafından balatalara iletilir. Balatalar da tekerleklerle bağlantılı fren disklerini sıkıştırarak aracın yavaşlamasını ve durmasını sağlar.

Fizik

Yarasalar ilgi çekici bir özelliğe sahip: Ses dalgalarını kullanarak tamamen karanlık bir ortamda çevrelerindeki nesnelerin yerini belirleyebiliyorlar. Görme engelli bazı insanların da bu özelliğe sahip olduğu biliniyor.

Fizik

Tasarla ve Yap köşesinin bu etkinliğinde maliyeti uygun malzemeler kullanarak elektrik enerjisi elde edip enerjiyi ışık, hareket ve ses enerjisine dönüştüren bir düzenek tasarlayacağız.

Fizik

Su, elektrik enerjisi kullanılmadan bulunduğu yerden daha yükseğe nasıl taşınabilir? Arşimet bu sorunu milattan önce üçüncü yüzyılda icat ettiği Arşimet vidası ile çözmüştü. Deneyler köşesinin bu etkinliğinde, Arşimet vidası tasarlayarak suyu yukarı taşımak amacıyla kullanılabilecek bir pompa yapıyoruz.

Fizik

Bilim Genç olarak ODTÜ Saçılmalı Demet Hattı ve İVME-R’de yürütülen çalışmalarla ilgili ODTÜ Fizik Bölümü Öğretim Üyesi ve İVME-R Müdürü Prof. Dr. Bilge Demirköz ile bir söyleşi gerçekleştirdik.

Fizik

Bundan yüzyıllar önce Dünya’nın kendi etrafında dönüp dönmediği, ayrıca Dünya’nın mı Güneş’in etrafında yoksa Güneş’in mi Dünya’nın etrafında dolandığı bilim insanları arasındaki en hararetli tartışma konularından biriydi. 

Fizik

Gençleri bilim insanlarıyla bir masa etrafında buluşturan TÜBİTAK Bilim Genç Kafe 11 Şubat Uluslararası Bilimde Kadınlar ve Kız Çocukları Günü’nde Ankara, İstanbul ve Samsun’da düzenleniyor. Etkinliğin Ankara’daki konuğu 2019 yılı TÜBİTAK Teşvik Ödülü’nü kazanan Dr. Öğr. Üyesi Emine Ülkü Sarıtaş.

Fizik

Tasarla ve Yap köşesinin bu etkinliğinde maliyeti uygun malzemeler ile cisimlerin nasıl elektriklendiğini gösteren bir düzenek tasarlıyoruz.