• Ofis
  • İzmir Teknoloji Geliştirme Bölgesi Teknopark İzmir, İYTE Kampüsü No: 9, 35430 Urla İzmir / TÜRKİYE

Grafen Aerojel

Graphene Aerogel

Aerojeller, açık gözenek yapısına ve geniş spesifik yüzey alanına sahip nano-gözenekli malzemelerdir. Sol-jel teknolojisi ve özel kurutma yöntemleri kullanılarak çok çeşitli moleküler öncülerden sentezlenirler.

Geçtiğimiz birkaç yılda, aerojeller birçok bilimsel ve teknolojik alanda giderek daha fazla ilgi gördü. Olağanüstü özellikleri nedeniyle, çok çeşitli gelişmiş uygulamalar için ideal adaylar oldukları görülmüştür. Silika aerojeller, en popüler ve araştırılan aerojellerden biridir. İzolasyon özelliklerine bağlı olarak, gelişmiş izolasyon uygulamaları için endüstriyel ölçekte silika aerojel üretimi zaten mevcuttur. Ancak; izolasyon, aerojellerin birçok olası uygulamasından yalnızca biridir. Bu nedenle, aerojel özelliklerini keşfetmek ve bunları insanlığın gelişimine yardımcı olabilecek keskin uçlu uygulamalara uygulamak için daha fazla araştırma yapılmalıdır. Bu bölüm, silika aerojel üretimini (soldan aerojele) anlamak için gereken temel arka planı sağlar. Son olarak, silika aerojel uygulamalarının bir incelemesi ve bunların gelecekteki eğilimleri verilmiştir.

İşleme aşamalarına bağlı olarak, monolitler, boncuklar ve mikropartiküller şeklinde aerojel üretmek mümkündür. Bu çalışmanın merkezi odak noktası, yaşam bilimleri uygulaması için aerojellerin, yani ilaç dağıtım sistemlerinin üretimidir. Bu yaklaşımın ihtiyaçlarını karşılamak için birkaç faktör dikkate alınmalıdır. Bunların arasında, biyolojik uyumluluk ve biyolojik olarak parçalanabilirlik, potansiyel adayların rafine edilmesinde anahtar faktörlerdir. Kullanılabilirlik, üretim kolaylığı, maliyet faktörleri ve ilaç-aerojeli ihtiyaç duyulan biçimde formüle etme imkanı, aerojel üretimi için mümkün olan en iyi öncüleri seçmek için ikinci arıtma kriteri olacaktır.

Aerojeller, hacimce % 99,98'e kadar havadan oluşan dünyanın en hafif katı malzemeleridir. Aerojeller, başka hiçbir şeye benzemeyen özelliklere sahip çok çeşitli şaşırtıcı malzemelerdir. Şeffaf süper yalıtkan silika aerojeller, bilinen herhangi bir katıya göre en düşük termal iletkenliği sergiler. Ultra yüksek yüzey alanlı karbon aerojelleri, günümüzün hızlı şarj süperkapasitörlerine güç sağlar. Ve ultra sağlam, bükülebilir x-aerojeller, şimdiye kadar geliştirilmiş en düşük yoğunluklu yapısal malzemelerdir.

Tarihi geçmişi 1930’lu yıllara kadar uzanan aerojeller; dünyanın en hafif katı malzemesi olarak bilinmektedir. Termal ve mekanik özellikleri, yüksek yüzey alanı, düşük elektrik iletkenliği, gözenek yapısının kontrol edilebilirliği ve fiziksel dayanımının yüksek olması gibi üstün özelliklerinden dolayı çok fazla kullanım alanına sahiptir. Aerojel, dondurulmuş duman görünümünde cama benzer bir malzemedir, kinetik enerjiyi absorbe eden yapısı sayesinde, geleceğin arabalarında kazaların etkilerini önlemede ve oksijen kaynağıyla direkt verilen ateşi yalıtabilmesi ile güvenlik ve yalıtım alanlarında kullanım alanı bulacaktır. Yakın gelecekte, dizüstü bilgisayarlar ya da elektronik uçak kontrol mekanizmaları gibi değerli malzemelerin yapımında aerojeller önemli yer tutacaktır. Aerojeller, genellikle sol-jel tekniği kullanılarak jel hazırlama, jelin yaşlandırılması ve kurutulması olmak üzere üç aşamada üretilmektedir.

Jelin sıvı fazının gaz fazı ile yer değiştirmesiyle elde edilen düşük yoğunluktaki aerojeller aynı zamanda çevre dostu malzemelerdir. Karbon aerojeller, organik aerojellerinpirolizinden elde edilen yüksek gözenekli (%50’nin üzerinde), düşük yoğunluğa (0,1 g/cm3), 100 nm’den daha az gözenek çapına ve yüksek yüzey alanına sahip malzemelerdir. Karbon aerojeller, sol-jel prosesi ile resorsinol-formaldehit (RF), fenol-furfural (PF), melamin-formaldehit (MF), poliüretan ve poliüreden sentezlenebilmektedir. Karbon aerojel kontrollü gözenekli yapısı, yüksek yüzey alanı ve farklı yüzey kimyası ile tipik gözenekli karbon esaslı malzemedir.

Son zamanlarda gözenekli karbon aerojelin yeni bir formu ortaya çıkmıştır. Yeni bir adsorpsiyon malzemesi olarak aerojel reaktif boya atık işleme uygulamalarında da kullanılmaktadır. Karbon aerojelin mikro ve mezo gözenekli yapısı adsorpsiyon kapasitesine önemli katkı sağlamaktadır. Silika aerojel, yüksek gözenekli, açık hücreli ve düşük yoğunluklu, yüksek spesifik yüzey alanı, yüksek termal yalıtım değeri, çok düşük dielektrik sabiti ve düşük kırılma katsayısı gibi sıra dışı özelliklere sahiptir. Yüksek gözeneklilik ve düşük yoğunluk özellikleri sayesinde silika aerojeller katalizör, sensör ve adsorbant olarak kullanılmaktadır. Yüksek spesifik yüzey alanı ve büyük gözenek hacmi ile silika aerojel; kurutma yolu ile yağ kili kullanılarak sentezlenebilmektedir. Silika aerojel düşük yoğunluğu, sürekli gözenekli yapısı, yüksek spesifik yüzey alanı, düşük termal iletkenlik gibi arzu edilen özellikleri ile mezo-gözenekli malzemedir.

Bu üstün özellikleri nedeniyle silika aerojeller; termonükleer füzyon reaksiyonları için iç hapsetme füzyonu, solar enerji sistemleri için verimli termal yalıtım, uzay, inşaat ve havacılık uygulamaları gibi bilimsel ve teknolojik alanda potansiyel malzemelerdir.