El Yapımı Grafit Peletler
Fotoğraf : Rice Üniversitesi’nden araştırmacılar, ilk olarak grafen tozunun kırılması ve ardından preslenerek pelet haline getirilmesiyle oda sıcaklığında fonksiyonel grafenleri konsolide etmişlerdir. Grafen tozlarının karbon, oksijen ve hidrojen yardımıyla kimyasal değiştirilmesi, basınç altında grafenin üç boyutlu bir katıyla bağlanmasına olanak sağlamıştır.
Araştırmacılar mekano-kimyasal işlemler kullanarak daha güçlü ve daha hafif bir malzeme elde ettiler.
Rice Üniversitesi’ndeki bilim adamlarına göre, grafitin parlak peletlerini fonksiyonel grafenden elde etmek diğer yöntemlere göre daha kolay ve ekonomik olmaktadır.
Karbon hakkında yapılan bir rapor, kalemlerde tutan karbon şeklini, yağlayıcıları ve normalde üretimi için yüksek sıcaklık gerektiren birçok malzeme gibi grafitin güçlü ve iletken özelliklerinin birçoğunu elinde tutan, hafif ve yarı geçirgen bir katı içerisine kimyasal olarak değiştirilmiş grafen tozlarının nasıl preslenebileceğini göstermiştir.
Rice Üniversitesi’nden malzeme bilimcisi Pulickel Ajayan’ın eski bir yüksek lisans öğrencisi ve yazının baş yazarı olan Mohamad Kabbani kimyasal olarak modifiye edilmiş grafenin toz haline getirilmesiyle ve tozu katı bir pelet içerisine sıkıştırmak için el ile güçlendirilmiş bir pres kullanılmasıyla, çevre dostu ve ölçeklendirilebilir bir prosesin el ile birkaç dakika içerisinde yapılabileceğini göstermiştir.
Kabbani daha öncesinde sert kimyasallar kullanmak yerine harç ve bir tokmak yardımıyla karbon nanotüplerin grafen haline nasıl getirileceğini göstermiştir. Buna ek olarak Kabbani ve meslektaşları pil büyüklüğünde peletlerin nasıl yapılacağını göstermişlerdir ancak kimyasal fonksiyonlu grafen tozları preslenebilecekleri şekillere bağlıdırlar. Kabbani bu malzemelerin yapısal, katalitik, elektrokimyasal ve elektronik uygulamalar için uygun olabileceğini söylemiştir.
Kabbani’ye göre bu malzemeler ilk kez oda sıcaklığında ve çok yüksek basınç olmadan üretilmişlerdir. Genellikle bu tip malzemeler, sinterleme gibi ergitme olmadan ve yüksek basınçla katı malzemenin üretildiği bir yöntem kullanılarak ve dayanımı yüksek bir pelet üretmek için 1000˚C üzerindeki sıcaklıklara çıkılmasıyla üretilirler. Bu durumlar göz önüne alınarak nano ölçekli mekanokimyanın büyük miktarlarda enerji ve para kaybını önlediği söylenebilmetedir.
Proses karboksilik asit ve hidroksil moleküllerinden oluşan iki fonksiyonelleştirilmiş nanotüp seti ile başlamıştır. El veya makine ile birleştirilmek için malzeme bir kez ezilir, laboratuvar ölçekli bir hidrolik prese yerleştirilir ve 5 ton baskı uygulanır. Kabbani’nin söylediklerine göre fonksiyonel gruplar, grafen tabakalarını birbirlerine çapraz bağlamıştır ancak sisteme herhangi bir sıvı girişi olmamasına rağmen reaksiyonun yan ürünü olarak küçük bir miktar su açığa çıkmıştır.
Peletler sıcak su içerisinde 5 saat boyunca bırakılmışlardır ancak peletler karıştırılmalarına rağmen sıcak su içerisinde dahi dayanıklılıklarını korumuşlardır. Araştırmacıların raporlarına göre bu durum grafen tabakalarının birbirine kenetlendiğini ispatlamıştır.
Kabbani’ye göre hafiflik, yüksek mukavemet ve yüksek iletkenlik gibi özelliklerin bir malzemede bir arada bulunması iletken kablolar ve elektrotlar gibi uygulama alanları için ilgi çekici görünmektedir. Pelet malzemesi ticari grafit elektrotlara göre daha hafif ve dayanıklıdır buna bağlı olarak yüksek enerji ve güç yoğunluğuyla enerji depolama uygulamaları için umut verici görünmektedir.
Kaynak : sciencedaily.com
