Grafen Aerojel Hakkında Bilgi ve Kullanım Alanları

Grafen Aerojel, yüzeyi süngerli bir yapıya sahip, içeriğinde %99.98 miktarında hava bulunduran, bünyesinde birçok farklı fiziksel ve kimyasal özelliğin barındığı dünyanın en hafif katısı olarak nam salmış özel bir materyaldir. Havadan 7.5 kat daha hafif olan bu katının teorik olarak uçması beklenir. Ancak bu malzemelerin yoğunluğu, içlerindeki havanın boşaltıldığı varsayılarak hesaplanmıştır ve pratikte içleri hava ile dolu olan aerojeller yer çekimi kuvvetini yenemezler ve bu yüzden uçmazlar. Buna karşın küçük bir kuvvetin etkisi ile havada kalmaları mümkündür.

Aerojelin keşfi, 1930′lu yıllarda Samuel Stephen Kistler tarafından arkadaşlarıyla girdiği bir iddia sonucunda gerçekleşir. Kistler’in arkadaşı Charles Learned ile birlikte girdiği bu iddiada amaç, ‘jellerin içindeki sıvıyı havayla değiştirirken çökmeye yol açmamaktır. Bunun devamında gelen araştırmalar sonucu 1931 yılında Nature dergisinde yayımlanan makaleyle, bilim dünyası aerojelle tanışır ve bundan sonraki yıllardan günümüze aerojellerin yolculuğu başlamış olur.

 ABD’nin California Irvine Üniversitesi ile California Teknoloji Enstitüsü, 2011 yılında yaptıkları çalışmada santimetre küp başına 0.9 miligram kütlesi bulunan nikel aerojel geliştirmiş ve en hafif materyali üretmişti.

Sonraki yıllarda, Çin’in Hangzhou eyaletindeki Zhejiang Üniversitesi’nde, kütlesi santimetre küp başına 0.16 miligram olan bir madde geliştirildi. Profesör Gao ve ekibi tarafından geliştirilen mavi duman/donmuş duman olarak da adlandırılan grafen aerojel, üretiminin  kolay olması sebebiyle pek çok kullanım alanına sahip.

 Nasıl Üretildi?

 Aerojeller ilk yıllarda silika esaslı sıvı jellerin, yüksek ısı ve basınç altında daha önceden belirlenen kritik bir seviyeye kadar kurutulmasıyla oluşturulmaktaydı. Günümüzde aerojeller,metal oksitlerden organik polimerlere, karbondan karbon nanotüplere kadar çok çeşitli maddelerden üretilebilmektedir.

Aerojeller kısaca, jellerin sıvı bileşeninin gaz ile değiştirilmesiyle elde edilen gözenekli sentetik maddeler olarak özetlenebilir. Her ne kadar ismi bir sıvıyı andırsa da bunun aksine katı ve kuru maddelerdir. Bir başak kadar hafif olan grafen aerojel, görünümüne rağmen oldukça elastik ve dayanıklı bir yapıya sahiptir. 

 Peki Aerojelleri Hafiflikleri Dışında Özel Kılan Nedir? 

Parçalanmaya bırakılan bir aerojel parçasından, doğada geriye sadece doğal bir malzeme olan kumun kaldığı belirtilmektedir. Bununla  birlikte, aerojeller bilinen diğer yalıtım maddelerinden daha üstün özelliklere sahiplerdir. Bunlara ek olarak aerojeller ışığı geçirgen bir yapıdadırlar. Tüm bu özellikleri aerojelleri mevcut materyallerden ayırır.

  Aerojellerin Kullanım Alanları 

  Araştırmanın sonuçlanmasından sonra Çin’de petrol sızıntıları ile mücadelede önemli bir kalkan görevi üstlenen aerojel daha başka pek çok kullanım alanı da buldu.

Günümüzde petrol temizliğinde kullanılan organik çözücü maddeler kendi ağırlıklarının yaklaşık 10 katı kadar petrol emebiliyorken Grafen (karbon) aerojel kendi ağırlığının 900 katı petrol emebiliyor.

 Bunun dışındaki kullanım alanlarından bazıları;

•        Isı, ışın, elektrik yalıtımında,
•        Nem çekmede,
•        Bazı kozmetik ürünlerinin koyulaştırılmasında,
•        Çeşitli süs eşyalarının yapımında,
•        Kurşungeçirmez yapısı nedeniyle çelik yelek yapımında,
•        Ateşe olan dayanıklılığı ile itfaiyeci elbiselerinde,
•        Tekstilde,
•        Boyalarda yalıtıcı,yoğunlaştırıcı ve emici olarak,
•        NASA’daki uzay gemilerinin yalıtımında  ve uzay teknolojisindeki diğer alanlarda