Dünyanın En Dikkat Çeken Malzemesi: Grafen

Kasım 2014 | Şaman, İnşaat Mühendisi
Basit bir şekilde tanımlamak gerekirse; grafen sadece karbon atomlarından oluşan tek katmanlı yani 2 boyutlu bir malzemedir.

996

Karbon atomları birbirlerine altıgen şeklinde bağlanarak grafeni oluştururlar. Diğer bir değişle grafen grafitin tek katmanına verilen isimdir. Teknik olarak anlatmak gerekirse grafen karbon atomlarının bağ uzunluğu 0.142 nanometre boyundaki sp2 bağı yaparak oluşturduğu bir karbon allotropudur.

Peki kurşun kalemde kullanılan grafitin tek bir katmanı nasıl oldu da 2010 yılında Nobel Ödülü’nü kazandıracak kadar değerli oldu? Bu sorunun cevabı grafenin özelliklerinde saklı. Grafeni oluşturan kovalent bağlar çok kuvvetlidir. Bu da grafene 130 gigapascal değerinde maksimum çekme dayanımı özelliğini kazandırmaktadır. Bu değer otomobil şasisinde kullanılan çeliklerden 500 kat ve yapısal çeliklerden 200 kat daha fazladır. Aynı zamanda grafen elmastan tam 40 kat daha serttir. Bu özelliklerinin yanında grafen şuana kadar bilinen en hafif malzemedir ve esnektir. Grafenin elektriksel ve termal özellikleri de en az mekanik özellikleri kadar dikkat çekmektedir. Şuana kadar bilinen en yüksek elektrik ve ısıl iletkenliğe sahiptir.

Bu kadar üstün özelliklere sahip bir malzemenin kullanım alanları ya da kullanılma potansiyeli ise aynı şekilde oldukça umut vaat edici. Özellikle enerji sektöründe bataryalar ve güneş pillerinde kullanılması ön görülmektedir. Hatta bu yazıdaki malzemenin ne olduğunu artık tahmin edebiliriz. Esneklik ve elektrik iletkenliği söz konusu ise bunun için en iyi aday grafen içerikli malzemelerdir. Özellikle katlanabilir telefonlar, damar içi endeskoplar gibi teknolojilerle birlikte grafenin popülerliği de artacağa benziyor. Grafenin potansiyel kullanım alanları sadece enerji ve elektronik sanayii değil; biyomühendislikten havacılığa ve otomotive kadar çok geniş bir kullanım alanı olacağa benziyor.

Ancak grafenin de bir eksiği bulunmakta o da tahmin ettiğiniz gibi fiyat; 1cm2’lik bir grafen katmanının değeri $10’dir. Burada 1 g grafenein 250 m2’lik bir yer kapladığını söylemek gerekiyor. Bu fiyatın 2022 yılında 0.01$’a kadar düşmesi bekleniyor. Fiyat düşüşü ve malzeme üzerinde artacak bilgi birikimi ile grafen sahip olduğu potansiyeli kinetiğe çevirebilecek gibi gözüküyor.



kaynak: fizikist.com/icerik-dunyanin-en-dikkat-c. . .