İsveç’teki KTH Kraliyet Teknoloji Enstitüsü’nden araştırmacılar, grafen üretiminde devrim niteliğinde bir yönteme imza attı. Araştırmacılar, grafenin temel ham maddesi olan grafit madenciliğine bağımlılığı azaltacak ve çevreye daha duyarlı bir üretim süreci geliştirdi. Bu yeni yöntem, ticari karbon liflerinden grafen oksit (GO) nano tabakaları elde edilmesini sağlıyor.
SÜRDÜRÜLEBİLİR VE ÖLÇEKLENEBİLİR ÜRETİM
KTH’deki bilim insanları, geliştirdikleri yöntemin hem tekrarlanabilir hem de büyük ölçekli üretime uygun olduğunu belirtiyor. Yeni teknik, karbon liflerini nitrik asitle pul pul dökerek grafen oksit nano tabakalarına dönüştürüyor. Üstelik, bu yöntemle elde edilen grafen oksit, madencilik yoluyla çıkarılan grafitten üretilen grafen oksitle kıyaslanabilir kalitede.
Araştırmacılar, karbon liflerinin su ve nitrik asit içeren bir banyoya yerleştirildiğini ve düşük voltajda elektrik akımı verildiğini aktarıyor. Bu elektrokimyasal oksidasyon sürecinde lif yüzeyinde nano ölçekli grafen oksit tabakaları oluşuyor ve yüzeyden ayrılıyor. Süreç, doğada paslanma olarak bilinen kimyasal dönüşüme benzer bir mekanizmaya dayanıyor.
GRAFİT YERİNE KARBON LİFLERİ
Yeni yöntemde kullanılan karbon lifleri, poliakrilonitril (PAN) adı verilen ve yaygın kullanılan bir polimerden elde ediliyor. Bu da, biyokütle veya orman endüstrisi yan ürünleri gibi farklı ham kaynaklardan karbon lifleri üretilebilmesine kapı aralıyor. Bu esnek kaynak kullanımı, yöntemin sürdürülebilirlik potansiyelini daha da artırıyor.
GRAFENİN GELECEĞİ ELEKTRİKLİ ARAÇLARDA
Araştırmacılar, geliştirdikleri yöntemin en önemli kullanım alanlarından birinin elektrikli araç bataryaları olacağını vurguluyor. Bataryaların temel bileşenlerinden biri olan grafitin yerine, bu yöntemle üretilen katmanlı grafen kullanılabileceği belirtiliyor. Otomobil üretiminin geleceği bataryalara bağlıyken, bataryalarda kullanılacak grafenin sürdürülebilir ve güvenilir bir kaynaktan sağlanması kritik bir önem taşıyor.
KİMYASAL KULLANIMI AZ, VERİM YÜKSEK
Çalışmada, sadece yüzde 5’lik nitrik asidin, 0,1 ila 1 mikrometre arasında değişen boyutlarda ve yaklaşık 0,9 nanometre kalınlığında grafen oksit tabakaları oluşturmak için ideal olduğu tespit edildi. Ayrıca, bu yeni yöntemle elde edilen grafen oksit tabakalarının, madencilikle üretilenlere kıyasla köşeli değil, dairesel ve eliptik şekillerde olduğu gözlemlendi.
Araştırmacılar, mevcut yöntemlere kıyasla çok daha yüksek bir üretim verimi sağlandığının altını çiziyor. Yeni yöntemle gram başına 200 miligram grafen oksit elde edilebiliyor. Bu yüksek dönüşüm oranı, grafen oksit üretimini ticari ölçekte daha uygun hale getiriyor.
ISIL İŞLEM
Elde edilen grafen oksit nano tabakalarının kalite standartlarını karşılayıp karşılamadığını anlamak için kapsamlı analizler yapıldı. Ayrıca, ticari karbon liflerinin yüzeyinde bulunan polimer kaplamaların temizlenmesi için 580 santigrat derecede iki saatlik ısıtma ve ardından 1.200 santigrat derecede üç saniyelik şok ısıtma yöntemleri test edildi. Her iki yöntemin de başarılı olduğu görüldü.
Çalışma, liflerin elektrik iletim özelliklerinin, elektrokimyasal pul pul dökülme sürecinde kilit bir rol oynadığını da ortaya koydu. Bu yeni üretim tekniği, hem sürdürülebilir nanomalzeme sentezi hem de çevre dostu grafen üretimi açısından önemli bir dönüm noktası olarak değerlendiriliyor.
Kaynak: İstanbul Ticaret gazetesi
