Süper Yalıtkan Jel ile Ofis Pencerelerinden Mars’a Uzanan Yolculuk
Fotoğraf : Colorado Boulder Üniversitesi’nde (CU Boulder) doktora sonrası araştırma görevlisi Qingkun Liu, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki pencerelerin enerji verimliliğini arttırabilecek yeni bir jelin örneklerini tutuyor. (Credit: Colorado Boulder Üniversitesi)
Colorado Boulder Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından geliştirilen yeni, süper yalıtkan bir jel, gökdelenlerin ve diğer binaların enerji verimliliğini önemli ölçüde arttırabilir ve bir gün bilim adamlarının Mars’taki koloniler için sera benzeri yaşam alanları inşa etmelerine yardımcı olabilir.
Düzleştirilmiş plastik kontakt lens gibi görünen bu ‘’aerojel’’, ısıya o kadar dayanıklı ki bu aerojeli elinizin üzerine bir şerit halinde alabilir ve herhangi bir şey hissetmeden elinizi ateşin üzerinde tutabilirsiniz. Ancak, piyasadaki benzer ürünlerden farklı olarak, bu malzeme çoğunlukla görülebilir (iç göstermek).
Fizik Bölümü’nde profesör olan Ivan Smalyukh, ‘’ Saydamlık, bu jelin pencerelerde kullanılmasına olanak sağlayan ve dünya dışındaki yaşam alanlarında kullanılabilme fırsatı sunan bir özelliktir.’’ diyerek açıklamada bulundu. ‘’ Mars’ta veya Ay’da sahip olduğunuz sıcaklıktaki büyük salınımlardan korunarak güneş ışığını bu termal olarak yalıtkan materyalden geçirebilir ve enerjiyi içeride depolayabilirsiniz.’’
Ayrıca, bira atığı gibi basit bir başlangıcı olduğundan dolayı araştırma grubunun geliştirdiği bu jelin üretimi de ucuzdur.
Smalyukh’un yaptığı açıklamaya göre, aerojellerin ağırlıkça en az yüzde 90’ı gazdır, ancak bu aerojellerin tanımlayıcı özelliği havadır. Bu aerojellerin ince filmleri, baloncuklu naylonlardaki ( hava kabarcıklı ambalaj malzemesi) hava kabarcıklarına benzer bir şekilde, milyarlarca küçük por (gözenek) içinde havayı tutan katı malzemenin çapraz kesişen modellerinden oluşmaktadır. Malzemeyi bu kadar iyi bir yalıtkan yapan şey ise bu tutma kapasitesidir.
Smalyukh, ‘’ ısının geçmesini engelleyerek aerojel içinde birbirine bağlanan bu nanopartiküllerin çok kıvrımlı bir ağını oluşturabilirsiniz. ‘’ diyerek açıklamada bulundu.
Bununla birlikte, şu anda mevcut olan aerojellerin çoğu opaktır ve eğer bu aerojelleri pencereleri kaplamak için kullanmak istiyorsanız, büyük bir sorun oluşturmaktadır.
Smalyukh ve çalışma arkadaşları, farklı türde bir jel tasarlamak için yaygın bitki şekeri selüloz ile başlar. Araştırma ekibi, selüloz moleküllerinin nasıl bağlandığını dikkatli bir şekilde kontrol ederek bu molekülleri kafes benzeri bir modele yönlendirebilirler. Smalyukh’un açıklamasına göre bu model öyle düzgün (eşit dağılımlı) bir model ki jele şeffaf bir görünüm kazandırarak ışığın zahmetsiz bir şekilde geçmesini mümkün kılıyor.
Araştırmacılar, çok çeşitli gıda atıklarına özel bakteriler ekleyerek selüloz elde edebilirler. Araştırma ekibi, bira malt fıçılarını ya da mayalama prosesi sırasında üretilen sıvı atıkları toplama için Boulder bölgesi boyunca bira işletmelerine (fabrika) gitti.
Colorado Boulder Üniversitesi Fizik bölümünde doktora öğrencisi Andrew Hess, “ Bu sayade sadece bu değerli materyali atık depolama alanına gitmekten kurtarıp, geri kazanmakla kalmıyoruz, aynı zamanda bu hammaddeyi ucuz bir şekilde üretiyoruz” diyerek açıklamada bulundu.
Fotoğraf: Colorado Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Programı’nda doktora öğrencisi Joshua De La Cruz, selüloz üreten bakteriler eklemeden önce, bira maltını tablaya dökmekte. (Credit: CU Boulder)
Araştırma ekibinin çabaları sonucu elde ettiği son ürün, camdan yaklaşık 100 kat daha hafif olan ince ve esnek bir filmdir.
Elde edilen bu ürün özellikle Amerika Birleşik Devletleri’ndeki binalar için faydalı olabilir. Enerji Bakanlığı’na göre, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki binaları ısıtmak ve soğutmak için harcanan enerjinin yaklaşık dörtte biri pencerelerde ısı kaybını önlemeye gidiyor ve bu durum bina işletmecilerine potansiyel olarak yıllık milyarlarca dolarlık bir maliyet getiriyor.
Hess, “ Tüketicilerin, dekorasyon ürünlerinin satıldığı mağazalardan satın alabileceği temelde, birbirinden ayrılıp yapıştırılabilecek bir film olan ürünün iyileştirilmesini planlıyoruz” diyerek açıklamada bulundu.
Smalyukh ve çalışma arkadaşları, pencere imalat firmaları ile kurabilecekleri ortaklıkları araştırıyorlardı ve bu yazın başlarında, bu projeleri, NASA’nın 2018 iTech yarışmasında kazanan isimlerden biri oldu. Bu ulusal yarışma bir gün insanların uzaya seyahat etmelerine yardımcı olabilecek Dünyaya bağlı teknolojiler aramaktadır.
Hess, “ Bizim bu zamana kadar ki amacımız pencereler ile alakalı idi” dedi. “ Ancak bizim teknolojimizin, yalıtkan arabalar ve itfaiyecileri korumak için akıllı kıyafetler de dahil olmak üzere diğer pek çok uygulama için uygun olduğunu görüyoruz” diyerek ekledi.
Kaynak: phys.org
