Karbon Nanotüp Kompozitlerini Dünü, Bugünü ve Yarını

binbaşı

Onursal Üye
Onursal Üye
Katılım
1 Eyl 2011
Mesajlar
6,197
Puanları
3,256
Konum
BURSA
vZ3NGr.png


İnsanlık tarafından keşfedilmiş her malzemenin kendine has ve özgün mekanik özellikleri vardır. Bazıları güçlü bazıları zayıfken bazıları yumuşak bazıları serttir. Kimisi hayli dayanıklı iken kimisi hiç değildir.
Bazen mühendislikte iki ya da daha fazla malzeme birlikte kullanılarak"kompozit" denilen malzeme türü elde edilir. Kompozit malzemeler genelde kendilerini oluşturan farklı malzemelerin iyi özelliklerini aynı anda taşır ve kompozitler birbirinin eksiklerini tamamlayan malzemelerden oluşur.

Kompozitlerin keşfı ve kullanımı insanlığın teknolojik gelişimine ve ilerlemesine müthiş katkılar sağladı. MÖ ı 200'lü yıllarda Mezopotamyalılar bugün bizim kerpiç olarak bildiğimiz malzemeyi keşfetti. Saman ve çamur karıştırılarak yapılan kerpiç ikisinin de mekanik özelliklerini taşır.

Saman çekme kuvvetine dayanıklılık gösterirken,kuruyan çamur hem yapıyı bir arada tutar hem de basınca karşı dayanıklılık gösterir. Kerpiç sayesinde yapıların ömrü uzamış ve uygarlığın teknoloji seviyesi ve yapılaşma düzeyi hayli ilerlemiştir.

Çok iyi tanınan ancak kompozit olduğu genellikle bilinmeyen başka bir malzeme de betondur. Dünyada en çok kullanılan kompozit malzeme olan beton, yapı endüstrisinde çığır açmış, yüzlerce metrelik gökdelenler, kıtalararası köprüler ve modern barajlar beton kullanımı sayesinde mümkün hale gelmiştir.

Bugünlerde dünyada ileri kompozitler denilen yeni nesil kompozitler üzerinde çalışılıyor, İleri kompozitler çok ince fiberlerin hemen hemen türdeş olan polimerlerin (bir çeşit plastik) içine gömülmesiyle elde edilir, Bu malzemelerde polimerin temel görevi malzemeyi bir arada tutmak ve yükleri fiberlere iletmektir. Fiberlerin görevi ise yüksek dayanıklılık özellikleri sayesinde bu ağır yükleri taşımaktır.Üretimi hayli pahalı olan ileri kompozitler çoğunlukla uçak, spor otomobil ve rüzgar türbini gibi karmaşık ve üstün teknoloji içeren ürünlerde kullanılıyor.

Cam fiber ve karbon fiber ile güçlendirilmiş polimer kornpozitleri, ileri kompozitlerin en yaygın örneklerindendir. Bazı karbon fiber kompozitler kendileriyle aynı kalınlıkta olan çelik malzemeden üç kat kadar daha güçlü ve bu çeliğin dörtte biri ağırlıkta olabiliyor, Bunlar da havacılık endüstrisi gibi güçlü ve hafif malzemelerin kullanılması gereken, ileri teknoloji içeren sektörlerde en çok aranılan özellikler.

Nkj89O.jpg


20. yüzyılın sonlarına doğru kompozit ve malzeme teknolojisinde büyük bir devrim oldu. 1991'de Sumio İijima isimli bir Japon bilim adamı çapı yaklaşık 10 nanometre (bir milimetrenin yüzbinde biri) olan, karbon atomlarından oluşan tüp biçimli, içi boş moleküller keşfetti. Bu moleküller daha sonra karbon nanotüp olarak isimlendirildi. Karbon nanotüpler insanoğlunun şu ana kadar keşfettiği en güçlü malzemelerden biridir. Polimerlere gömülerek karbon nanotüp kompozitler elde edilir.

Bazı karbon nanotüp örnekleri çelikten 5 kat güçlü ve 6 kat hafif, alüminyumdan ise 14 kat güçlü ve 2 kat daha hafiftir. Ayrıca karbon nanotüpleri ve kompozitleri hayli esnektir. Hiç esnemeden ya da çok az esneyerek aniden kırılan karbon fiber kompozitlerin aksine karbon nanotüp kompozitler ağır yükler altında kırılmadan önce çok esner. Bu çok faydalı bir özelliktir çünkü bu sayede bilim adamları ve mühendisler karbon nanotüp kompozit malzemenin ne zaman bozulacağını ya da kırılacağını öngörebilir.

Her ne kadar karbon nanotüpler çok kısa bir süre önce keşfedilmiş olsa da endüstride çok geniş kullanım alanı buldular. Kanada'da bulunan Nanoledger isimli bir şirket karbon nanotüp kullanarak daha güçlü ve hafif tenis raketleri üretti. BMC Switzerland isimli bir şirket ise dünyanın ilk karbon nanotüplü bisikletini üretti ve bu bisiklet 2006 yılında düzenlenen Tour De France bisiklet yarışıarında kullanıldı. ilginç olan, bisikletin iskelet ağırlığının yalnız 1 kg olmasıydı.

Karbon nanotüpler farklı yapılarda elektrik iletebilir, yarı iletkenlik özellikleri gösterebilir, ışıkla etkileşebilir. Bu sebeple karbon nanotüplerin farklı alanlarda ve projelerde kullanılması düşünülüyor.Protezler, akıllı telefonlar, bilgisayar ve telefon ekranları,tıbbi cihazlar, yüksek kapasiteli hafif piller, yüksek verimli güneş pili hücreleri ayrıca modern uçaklar, otomobiller, uydular, rüzgar türbinleri ve helikopterler bunlardan bazıları. Karbon nanotüpler her ne kadar bu tip ürünlere yenilik getirecek olsa da, bunun gerçekleşebilmesi için çok çalışmaya ve araştırmaya ihtiyaç var.

Şu an itibari ile sayılı karbon nanotüp üretim yöntemi var ve bunların hiçbirisi üretim hızının düşük olması sebebiyle yüksek ölçekli üretim için uygun değil.Düşük üretim hızı karbon nanotüplerin üretim maliyetlerini de yükseltiyor. Bir örnek vermek gerekirse,kilo başına üretim maliyeti alüminyumda 4,5 TL, çelikte 15 kuruş iken düzgün üretilen karbon nanotüplerde kilo maliyeti 1500 TL ile 7,5 milyon TL arasında değişiyor. Her ne kadar karbon nanotüp kornpozitlerin sadece %0,05 civarı gerçekten karbon nanotüplerden oluşsa da bu kadar düşük bir miktarın maliyeti bile diğer kompozitler karşısında karbon nanotüp kompozitlerin tercih edilmemesine sebep oluyor.

Karbon nanotüplerin yaygın olarak kullanılmasını engelleyen başka bir sorun da polimerlerin içinde türdeş dağılım ve saçılım sağlanmasının zor olması. Karbon nanotüpler birbirlerine yapışarak ya da polimerin içinde türdeş dağılmayarak malzemenin mekanik özelliklerini de kötü etkiliyor. Bu durumu değiştirebilecek yeni teknoloji ve yöntemlere ihtiyaç var.

Karbon nanotüplerin özellikleri henüz tam olarak bilinmediğinden henüz kritik sistemlerde ve ürünlerde örneğin uçaklarda kullanılmıyorlar. Bu tip sistemlerde kullanılabilmeleri için bir çok deney yapılması ve karbon nanotüplerin özelliklerinin daha iyi tespit edilmesi gerekiyor. Ancak maalesef bu konuda çalışan bilim adamı ve mühendis sayısı henüz yeterli değil gibi görünüyor.

Alıntıdır.Kaynak:

Bilim ve Teknik,Aylık Popüler Bilim Dergisi,Ekim 2016,Yıl 50,Sayı 587,Sayfa 185-89,Karbon Nanotüp Kompozitlerini Dünü, Bugünü ve Yarını
 
Otomatik sigorta bulunduğu devreyi yüksek akım ve kısa devre akımlarından koruyan bir anahtarlama elamanıdır.
Zaman rölesi bir diğer ifade ile zaman saati adı verilen sistem süresi belli olan bir aralıkta araya girmesi veya çıkması amaçlanan elektrik sisteminin kontrol edilmesinde kullanılmak için tasarlanmıştır.

Forum istatistikleri

Konular
127,950
Mesajlar
913,845
Kullanıcılar
449,596
Son üye
anilhikmet

Yeni konular

Geri
Üst