Soğutucular için Tanımlanan Yeşil Malzemeler
İngiltere ve İspanyadan araştırmacılar, çoğu soğutucu ve klimada kullanılan verimsiz ve kirletici gazların yerini alabilecek çevre dostu bir katı buldular.
Neopentil glikol plastik kristalleri, basınç altındayken yaygın olarak bilinen soğutma sıvıları ile rekabet edebilecek kadar büyük soğutma etkisi sağlamaktadır. Ayrıca bu malzeme, ucuz, yaygın olarak bulunabilen ve oda sıcaklığına yakın bir sıcaklıkta işlev gösteren bir malzemedir. Konu ile ilgili detaylı yazı Nature Communications dergisinde yayımlanmıştır.
Soğutucuların ve klimaların büyük çoğunluğunda kullanılan gazlar – hidroflorokarbonlar (HFCs) ve hidrokarbonlar (HFCs) – zehirli ve yanıcıdır. Havaya sızdıkları zaman, küresel ısınmaya sebep olacak etkileri vardır.
Araştırmayı Katalonya Teknik Üniversitesi’nden Profesör Josep Lluis Tamarit ile birlikte yürüten Cambridge Üniversitesi’nden Dr. Xavier Moya, ‘’ Hidrokarbon ve hidroflorokarbon temelli soğutucu ve klimalar oldukça verimsizdir.’’ diyerek açıklamada bulunuyor. ‘’ Bu konu önemlidir, çünkü soğutucular ve klimalar şu anda dünyada üretilen enerjinin beşte birini çok hızlı bir şekilde tüketebilirken, soğutma ihtiyacı ise sadece artmaktadır.’’
Bu sorunları çözebilmek amacıyla dünyanın pek çok yerinden malzeme bilimciler alternatif katı soğutucu maddeler aradılar. Cambridge Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Metalurji Bölümü’nde Kraliyet Topluluğu Araştırma Görevlisi olan Moya bu alandaki öncü isimlerden birisidir.
Moya ve Katalonya Teknik Üniversitesi ve Barselona Üniversitesi’nden çalışma arkadaşları yakın zamanda yayımlanan makalelerinde, plastik kristaller ile basınç altında elde ettikleri oldukça önemli termal değişimleri tanımlamışlardır.
Bilinen soğutma teknolojileri, sıkıştırılmış akışkanın genleşmesi sırasında meydana gelen termal değişimlere dayanmaktadır. Soğutma cihazlarının çoğu, hidroflorokarbonlar ve hidrokarbonlar gibi akışkanların sıkıştırılıp genleşmesi ile çalışır. Akışkan genleştiğinde, ortamı soğutarak sıcaklığı düşürür.
Katılarla, malzemenin mikroskobik yapısı değiştirilerek soğutma sağlanır. Bu değişim, manyetik alan ve elektrik alan uygulayarak ya da mekanik kuvvet vasıtasıyla gerçekleştirilebilir. Onlarca yıldır bu kalorik (ısıl) etkiler, akışkanlarda mevcut olan termal değişimlerin arkasında kaldı, ancak neopentilglikol (NPG) plastik kristali ve ilgili diğer organik bileşiklerdeki şaşırtıcı barokalorik etkilerin keşfedilmesi eşit şartların oluşmasını sağladı.
Kimyasal bağlarının doğasından dolayı, organik maddelerin sıkıştırılması daha kolaydır ve neopentilglikol (NPG), boyaların, poliesterlerin, yumuşatıcıların ve yağlayıcıların sentezinde yaygın olarak kullanılan bir maddedir. Neopentilglikol yaygın olarak bulunmasının yanı sıra, aynı zamanda ucuz bir maddedir.
Karbon, hidrojen ve oksijenden oluşan neopentilglikol molekülleri hemen hemen küresel bir yapıya sahiptir ve birbirleri ile oldukça zayıf etkileşimleri vardır. Neopentilglikolün mikroskobik yapısındaki bu zayıf bağlar, moleküllerin nispeten serbest bir şekilde dönmelerine olanak sağlamaktadır.
‘’Plastik kristaller’’ içerisinde geçen ‘plastik’ kelimesi, maddenin kimyasal bileşimini değil genleşebilirliğini ifade etmektedir. Plastik kristaller, katılar ve sıvılar arasındaki sınırda bulunan maddelerdir.
Neopentilglikolün sıkıştırılması, moleküler yapıda meydana gelen değişikliklere bağlı olarak görülmemiş büyük termal değişimler sağlamaktadır. Elde edilen sıcaklık değişimi, ticari olarak hidroflorokarbonlar ve hidrokarbonlarda faydalanılanlar ile karşılaştırılabilir durumdadır.
Plastik kristaldeki barokalorik etkilerin müthiş keşfi, performanstan ödün vermeden güvenilir çevre dostu bir soğutma sağlamak için barokalorik malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesini ön plana çıkarmalıdır.
Moya şu anda bu teknolojiyi pazara sunmak için Cambridge Üniversitesi’nin ticari kolu olan Cambridge Girişim (Cambridge Enterprise) ile birlikte çalışıyor.
Kaynak: phys.org
