Grafen Sayesinde Daha Ucuz ve Daha Dayanıklı Karbon Fiber Üretildi

Süper dayanımı, sertliği ve hafifliği nedeniyle karbon fiber, arabalardan, uçaklara kadar bir çok alanda kullanılan bir malzeme olsa da yüksek maliyetli bir malzemedir. İşte Pennsylvania State Üniversitesi, Virginia Üniversitesi ve Oak Ridge Ulusal Laboratuvarları’ndan bilim insanları, karbon fibere çok düşük miktarda grafen katarak maliyeti düşürdü ve daha güçlü ve sert karbon fiberler üretmeyi başardı.

Ayrıca karbon fiberin maliyeti,pound(0,45 kg) başına 15 dolar mal olduğundan oldukça pahalı bir teknoloji. Fakat bilim insanlarının bulduğu yeni teknik sayesinde, maliyet 5 dolara kadar inecek. Pennsylvania State Üniversitesi, Virginia Üniversitesi ve Oak Ridge Ulusal Laboratuvarları’ndan gelen bilim insanlarının oluşturduğu ekip, bu pahalı üretim prosesini ucuzlatmak ve araba üreticileri için daha uygun bir seçenek sunma amacını güderek, yeni bir üretim tekniği geliştirdiler.  

“Karbon fiberler çok güzel özelliklere sahip olmasına rağmen, araba üretiminde karbon fiber kullanmak bugün halen çok pahalıya patlıyor. Bu nedenle en çok pahalı spor otomobillerde kullanılıyor. İşte karbon fiberin sahip olduğu özellikleri ucuza üretebilirsek arabaları daha hafif, daha güvenli kılabiliriz,“diyor Penn State’den Makine ve Kimya Mühendisi Prof. Adri van Duin.

Karbon fiberin pahalı olmasının nedenlerinden biri de üretimde kullanılan, poliakrilonitril polimerinin (PAN) pahalı olması ve üretimde yüksek miktarda enerji tüketilmesidir. Üretimde polimeri uzun iplikçiklere dönüştürmek ve güçlü karbon bağları kurmak için çok yüksek sıcaklıklara çıkılması gerekiyor.

PAN fiberleri 200 ila 300 °C derecede ısıtılarak oksidasyona başlıyor, sonra cıvayla 1,200-1600 °C derecede işlem görerek tüm karbon olmayan atomları uzaklaştırılıyor. En son 2,100 °C’ye kadar tekrar ısıtılarak, kalan atomlar hizalanarak sert ve güçlü karbon fiber malzemeye dönüştürülüyor.

Çok Az Grafen İnanılmaz Fark Yaratıyor

Ekip PAN polimerini azaltmak için hangi maddelerin ekleneceğini araştırıyordu. Deneyler sonunda sadece ağırlığa oranla % 0,075 konsantrasyonunda, grafen eklendiğinde daha ilk basamakta proses veriminin inanılmaz arttığını gözledi.

İşte bu ufak değişim sayesinde karbon fiber dayanımı %  225 artarken, karbon fiber sertliği % 184 arttı. Araştırmacıların analizine göre, iki boyutlu grafen yardımıyla PAN molekülleri çok daha iyi bir şekilde hizalanıyor ve ayrıca grafenin kenarlarında yoğunluk oluyor.

“Farklı ölçeklerde yaptığımız deneyleri birleştirdiğimizde, bu prosesin sadece çalışmadığını aynı zamanda atomik boyutta bu katkıların neden işe yaradığını anlayabiliriz. Bu bilgi sayesinde prosesimizi daha ileri taşıyabiliriz,” diyor van Duin.

Bu büyük performans artışını göre araştırmacılar, bu verimli tekniği yeni olasılıklara kucak açabileceğini düşünüyor. Maliyetin düşmesi bir yana, bazı üretim basamakları da belki ortadan kaldırılarak proses kolaylaştırılabilir.

Araştırma Science Advances dergisinde yayınlandı .

Kaynak:  Pennsylvania State University

Facebook Yorumları

Bu haber 27078 kez görüntülendi.

Hakkında Oğuz Sezgin

Bir bilim sever ve kimyager olarak, internetteki eksikliği görerek Gerçek Bilim’i 2012'de kurdum. Bu sitede gördüğünüz pek çok bilim ve teknoloji haberini oldukça ciddi kaynaklardan toplayarak sizin için araştırıyor, çeviriyor ve geliştiriyorum. Gerçek Bilim'deki diğer yazarlar ve ben, her gün baş döndürücü şekilde gelişen bilim ve teknoloji haberlerini size aktarmaktan kıvanç duyarız.

İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR

İşaret Dilini Konuşmaya Dönüştüren Eldiven Geliştirildi

UCLA’dan biyomühendisler gerçek zamanlı olarak Amerikan işaret dilini, akıllı telefon uygulamasıyla İngilizce konuşmaya çeviren özel …

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

*

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.