Grafen Nedir?

Grafen atom karbonlarından oluşan ve kalınlığı tek atom kalınlığında olan tek katmana sahip, nano ölçekli bir parçadır. Karbon atomlarının grafenin yapısında altıgen olarak meydana gelmesine ise hekzogonal denir. Grafenin oluşması ise hekzoganalların birleşmesi sonucu ortaya çıkar. İki boyuta sahip bir malzeme olan grafen, elmas veya karbonun grafit allotroplarından farklıdır.

Çok güçlü ve inanılmaz bir dayanıklılığa sahip olan grafen, aynı zamanda iletkenlik özelliğini bünyesinde barındırır. Aynı zamanda grafenin bir özelliği fulleren ve karbon bazlı nano malzemelerin bir çeşit türevi özelliğine sahiptir olmasıdır. Oksidasyona karşı oldukça dirençli olan grafen, başka karbon allotropları gibi kimyasal özelliğine sahiptir. Tek bir katmana sahip olan grafen, aynı zamanda bu özelliği sayesinde, farklı karbon allotropları göre reaktiftir ve yüzey alanı fazla işgal eder. Modifiye edilerek de grafene başka özellikler kazandırılabilir.

Grafen Üretimi Nasıl Olur?

Üretilmesi çeşitli yöntemler ile olan grafen, aynı zamanda su ile karıştırılabilir. En fazla ise iki şekilde üretilir. Grafen üretimi yöntemi olarak bilinen ve oldukça yaygın olan kimyasal buhar biriktirme yöntemi, geçiş metallerin üzerinde yer alan karbon atomlarının, birikmesi ile meydana gelir. Grafen üretimi aynı zamanda mikro mekaniksel olarak grafitin tabakalardan ayrılması sonucu meydana gelir. Bu oluşuma ise eksfoliasyon denir. Sıkça kullanılan bu iki yöntem haricinde üç tane daha yöntem, grafen üretimi için kullanılır. Bunlardan bir tanesi kimyasal redükasyon, diğer ikisi ise elektrokimyasal ve grafen oksidin indirgenmesi şeklinde olur.

Grafen Üretim Kalite Süreçleri Nasıl Olur?

Grafen üretim kalite süreçleri bazı aşamaları takip ederek devam eder. Öncelikle üretilecek olan grafenin meydana gelecek büyüklüğü hesaplanır. Sonra ne kadar kaliteli olacağı ve temizliği bu üretim sürecini takip eder. Bu süreçler meydana gelecek grafenin kalitesi açısından önem arz eder. Herhangi bir eksiklikte ortaya çıkacak olan grafen kalitesiz olur. Üretim kalitesinde ise ilk sırada gelişmiş analiz tekniklerinin kullanılması önemlidir. Gelişmiş teknikler ile üretilen grafen hem daha kaliteli olacağı gibi, hem de uzun vadeli olur.

Kalite kontrolün yapılması, grafen üretiminin kaliteli olması açısından önem arz eder. Oluşum sırasında grafenin ne kadar saf özelliğe sahip olduğu ve atomik düzgün yapısı da, kalite süreci içerisinde dikkat edilmesi gereken unsurlardır. Kirlilik seviyesi ve tabaka sayısı da kaliteli grafen üretimi aşamasında dikkat arz eden özelliklerdir. Aynı zamanda üretimin aşamaları dikkatli şekilde takip edilmelidir. Bu takip grafen üretiminin daha kaliteli olmasını sağlar. Geniş uygulama alanları ile malzemenin performansı, kaliteli grafen üretimi süreci içerisinde yer alır ve ortaya daha iyi bir grafen çıkmasını sağlar.

Grafen Kullanım Alanları Nerelerdir?

Endüstriyel alanlarda sıklıkla tercih edilen ve kullanılan grafen, bu alanlarda büyük ilgi görür. En fazla kullandığı ve ilgi gördüğü alanların içerisinde ise sensör uygulamaları ve elektronik yer alır. Aynı zamanda opto elektronik grafen kullanımın sık olarak kullandığı bölgelerdir.

Grafenin yüksek kullanım potansiyeline sahip olan kullanım alanlarından bazıları ise şunlardır.

• Ekranlarda
• Yarı iletken özelliğine sahip cihazlarda
• Hızlı işleyen transistörlerde
• Güneş pillerinin olduğu yerlerde
• Sensörlerde

grafen kullanımın sık olduğu alanlar içerisinde yer alır. Yüksek performans almak ve enerji verimliliğinin artmasını isteyen kişiler grafeni aynı zamanda, yakıt hücreleri ve süper kapasitörler gibi alanlarda da tercih edebilirler.

Lityum iyon piller de grafen kullanımı alanları içerisinde yer alıp, enerji veriminin daha çok olmasını sağlar. Kullanım potansiyelinin fazla olduğu alanlar ise bu kadar ile sınırlı değildir. İstendiği takdirde grafen yüksek performans almak için kimya, tıp, malzeme bilimi ve su arıtma gibi farklı alanlarda da kullanılabilir. Grafen kullanım alanlarının daha fazla olması için uzman kişiler arge çalışmaları yapmakta ve bu şekilde de kullanım alanlarının çoğalması sağlanmaktadır. Grafenin malzeme olarak bir özelliği ise potansiyel olarak yüksek olmasıdır.

Grafen Aerojel Nedir?

Dünyanın en katı ve aynı zamanda en hafif özelliğine sahip maddesi grafen aerojeldir. Grafen aerojelin keşfi 1930 olmuştur. Bu maddenin keşfi ise Samuel Stephen Kistler tarafından arkadaşları ile beraber gerçekleşmiştir. Grafen aerojel maddesinin bilim dünyası ile tanışması, bazı yapılan araştırmalar sonucu sonra olmuştur. Bu maddenin muciti olan Kistlerin’in arkadaşı ile iddaalaşması sonucu buluş ortaya çıkmıştır. İddaalaşmanın nedeni ise jel içerisinde bulunan sıvının hava değişimine uğraması ve sonra çökmesi ile olmuştur. Ortaya çıkan sonuç sonrası grafen aerojel bilim dünyası ile 1931 yılında buluşmuş ve makalelerde yerini almıştır.

Grafen Aerojel Ne İşe Yarar?

Üç boyutlu yapıya sahip olan grafen aerojel maddesi, aynı zamanda farklı kullanım alanları içerisinde yer alır. Önemli uygulama alanları içerisinde enerji depolama ve ileri malzeme teknolojileri ilk sırada bulunur. Aynı zamanda termal yalıtım, su arıtma, elektro kimyasal alanlar da grafen aerojelin kullanıldığı yerlerdir. Işığı geçirgen yapıya sahip olan grafen aerojel, verdiği ufak tepki ile de yer çekimine karşı gelebilir. Sahip olduğu özellik ise bu maddeyi diğer materyallerden ayrı tutar.

Farklı alanlarda kullanılan grafen aerojelin görevi de kullanım alanına göre farklılık gösterir. Her kullanım alanı içerisinde ise farklı ebatlar ve ağırlıklarda grafen aerojeller tercih edilir ve görev üstlenir. Mimarlık alanında saydam bir madde olarak işe yarayan grafen aerojeller, ateşe dayanıklı olduğu için itfaiye elbiselerinde de kullanılır. Boya içlerinde yalıtıcı olarak da iş yapan grafen aerojeller, yoğunlaştırıcı ve emici olarak da kullanılır. Nasa’da bulunan uzay gemilerinin yalıtımında görevlendirilen grafen aerojel maddesi, sürdürülebilir yapılarda da farklı işlerde kullanılır. İçerisinde %99 oranında hava olduğu için uçmayan özelliğe sahiptir.