Atıkları Grafene Dönüştüren Yöntem
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.
Rice Üniversitesi araştırmacıları, grafeni üretmek için yeni bir yöntem geliştirmişler. Elektrik eneıjisinin 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 (2727°C’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. Aşın enerjinin tamamı, çok kısa süreli bir parlama sırasında çevreye ışık olarak yayılıyor.
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 %55 oranında artıyor.
Çağımızın en önemli çevre sorunlarından küresel iklim değişikliğinin, insan etkinlikleri sonucunda atmosferdeki karbondioksit miktarının artmasından kaynaklandığı biliniyor. Günümüzde insan etkinlikleri sonucunda atmosfere salman 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 müctarda 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.
Dr. Mahir E. Ocak
