Grafen Hayatımızı Değiştirmek İçin Geliyor

By | 12 Mart 2018
7 ay önce 1.161 views 0 Comment

Teknoloji, Grafen Molekülünü Hayatımıza Getiriyor

Güçlü, esnek yapısıyla, laboratuvarlarda uzun süre araştırması yapıldıktan sonra, ilk grafen tabanlı ürünler; akıllı telefonlar, giyilebilir cihazlar, piller, sanal gerçeklik, spor ekipmanları, süper kapasitörler ve süper otomobillerin dünyasına sızmaya başlıyor.

Grafen, bazılarının yıllar önce uzaylılar tarafından Dünya’da terk edilmiş uzay gemilerinden alındığına inandığı bir maddedir. Bu ihtimal biraz düşük görünse de, bu süper ince, güçlü, iletken ve çok yönlü şaşırtıcı malzemenin gücü böyle bir komployu hak ediyor.

Bilim adamları ve üreticiler, bu müthiş malzemenin gücünü kullanmak için 60 yılı aşkın bir süredir uğraşıyorlar, ancak gün geçtikçe kullandığımız pek çok şey üzerinde devrim yapmaya aday.

Grafen Nedir?

Grafen kısa tabiri ile “Karbon atomumun 2 boyutlu, bal peteği düzeninde olan halidir”.  Grafeni ayrıcalıklı yapan ilk özelliği, evrendeki diğer atomlara göre neredeyse 2 boyutlu yapıda olmasıdır. Ama bu sadece başlangıçtır. Grafen bir çok özelliği ile gün geçtikçe devrim niteliğinde başarılara imza atmaya devam ediyor.

Grafen en iyi elektrik iletkenidir.  Küçük boyutlu malzemelerde kritik noktalarda kullanılabilen neredeyse tek malzemedir. Kuantum elektro dinamiğinde kullanılır. Ultra hızlı şarj bataryalarında kullanılır (mesela 1 dakika da telefonunuzu şarj ettiğinizi düşünün). Bunlar gibi daha birçok alanda işleri kolaylaştırması ile bilim ve teknoloji dünyasının yeni göz bebeği olacak diyebiliriz.

Şimdi bakalım neler yapabiliyormuş en azından bir kısmını sizlerle paylaşmak isterim.

UV-izleme grafen yama

Güneşin zararlı ışınlarının bir kısmını cildinize aktaran UV koruyucu giysiler artık yaygın, ancak cildiniz yeterince UV radyasyonuna sahipken kıyafetleriniz size gerçekten söylerse ne olur? Bu ultra ince ve esnek sensörün arkasındaki fikir budur.

“Doğrudan cildinize ya da yüzme şortlarınıza yapıştırıyorsunuz ya da kıyafetlere entegre edilebiliyorsunuz” diyor ICFO (Fotonik Bilimler Enstitüsü), Barcelona’dan Profesör Frank Koppens. “Güneşten kurtulmanız gerektiğinde, UV indeksini ölçer ve telefonunuza bir alarm gönderir.” Şu anda küçültme sürecinde, bu yama gelecekte daha da küçülecek ve tamamen şeffaf olacaktır.

Sporcular için akıllı astar izlemesi

Grafen akıllı ayakkabılarda da büyük adımlar atıyor. Gerçek zamanlı basınç algılayıcı çorap ve tabanlık yeni bir teknoloji değil, ancak bu tür ürünler çoğunlukla bunlara yerleştirilmiş birkaç basınç sensörüne sahiptir. Bu prototip 100’den fazladır. Ayaklarınızın tam olarak nereye vurduğunu ölçmek için hafif, grafen gömülü köpük, basınçtaki değişimlere ve titrek miligram seviyesine cevap verir.

Cambridge Üniversitesi’nden Cambridge Grafene Merkezi’nden Yarjan Abdul Samad, “Ayağımın her noktasının ne kadarının hangi bölgeye basınç uyguladığını ve bir akıllı telefon uygulamasında ayakkabı basıncını haritalandırdığına dair niceliksel bir rakam elde edebiliyorum” diyor.

Serin grafen ayakkabı

Graphene, mükemmel ısı iletkenliğine sahiptir, Istituto Italiano di Tecnologia, BeDimensional ve Tuscan ayakkabı devi Fadel tarafından geliştirilen grafen ayakkabının bu prototipinde grafen pulları poliüretana eklenmiştir. Sonuç, ayakkabının sadece poliüretan ile yapıldığından %50 daha fazla ısı dağıtan bir ayakkabıdır.

Bu, üretim sürecindeki grafenin değerini anlamak için harika bir yoldur; Bu, mevcut materyallerin yerine, genellikle bir katkıdır. Daha da şaşırtıcı olan, bu grafen ayakkabıların sadece %1 grafen olmasıdır.

Dünyanın en verimli güneş pili

Grafen, güneş enerjisini daha verimli bir şekilde ele geçirmemize yardımcı olabilir mi? Bu yönde yapılan araştırmalar umut verici. Istituto Italiano di Tecnologia ile perovskite (inorganik kristaller) büyük güneş hücreleri oluşturmak için grafen kullanacak. IIT’den Beatriz Martín-García, “Grafen, verimliliği arttırmak ve güneş pilinin stabilitesini arttırmak için kullanılıyor” dedi. Grafen-infüzyonlu versiyonun üretimi zaten dört kat daha ucuzdur.

Grafen beyin-bilgisayar arayüzleri

Grafenin esnekliği, beynin yüzeyindeki beyin sinyallerini kaydeden ve uyaran beyin implantlarında kullanılabileceği anlamına gelebilir. ICN2’de ICREA Araştırma Profesörü Profesör Dr. Jose A Garrido, “Grafen, yeni nesil daha az invaziv nöral implantlar sağlıyor” diyor.

“Esnek yüzeylere kolayca entegre edilebilir, çok yüksek bir sinyal oranına sahiptir, bu yüzden çok yüksek kalitede bir elektrik sinyalini korur ve aynı zamanda kablo kullanımını da en aza indirir.” Garrido’nun ICN2 Konuşma Merkezi Stimülasyonu ve BrainCom’daki çalışması, konuşma sesini belirginleştiren beyin bölgesini haritalandırarak şiddetli konuşma engelli (felç ve motor nöron hastalığı gibi) hastalara bir iletişim yolu sağlamaya odaklanıyor.

5G için grafen kriyo-soğutucu kompresörü

Mobil antenler ve alıcılar, veri verimi ne kadar yüksek olursa olsun daha fazla soğutmaya ihtiyaç duyarlar ya da aşırı ısınırlar. Dolayısıyla, 5G baz istasyonlarında gerekli olan veri üretimindeki büyük artış, telekom endüstrisi için bir sorun teşkil ediyor.

Elektronik sistemlerini kriyojenik sıcaklıklara düşürmek için bu minyatür soğutma pompası kullanılabilir. İsveç’teki APR Technologies AB’de Lars Lundgren şöyle açıklıyor: “Diğer malzemelerle yapılabileceklerin yaklaşık onda biri kadar olan bir grafene dayalı küçük bir kompresör geliştirdik. Hareketli bir parça ve grafen ile diğer tüm katmanlarda, baz istasyonlarını -150 santigrat dereceye kadar soğutmak için gereken basıncı üretir, 5G sinyali sabit kalır.

Grafen ile anında hastalığınız var mı yok mu öğrenebileceksiniz

İlk olarak Mart 2014’te, Batı Afrika’daki Ebola salgını Liberya, Gine, Sierra Leone, Nijerya, Mali ve ABD’de 11.000’den fazla insanı öldürdü. Peki, bir sonrakini nasıl durduracağız? Grafen foto detektörleri bu işe ışık tutacak gibi görünüyor.

Bir salgın sırasında yaşanan sorun, kan testlerinin günler sürmesi ve havalimanı ve şehir merkezleri gibi yerlerin insanların hemen test edilmesi gerektiğidir. İsveç’teki KTH Royal Institute of Technology tarafından küçük bir damla kanla çalışmak üzere yaratılan bu algılama platformu, kızılötesi spektrumda spesifik moleküler çiftleri bulan silikon fotonik ve grafen fotodetektörlere dayanmaktadır. Belli bir hastalığın moleküler parmak izini tanımlar.

Bu zaten laboratuarlarda yapılabilecek bir şey, ancak grafen onu mobil hale getiriyor ve akıllı telefon çipleri için zaten kullanılan aynı silikon çip üretim süreçlerini kullanması nedeniyle gerçekten düşük maliyetli. Detektör bir akıllı telefona bağlanır ve birisinin 10 dakika içinde bir hastalığı olup olmadığını doğrular.

Grafen kulaklık

Manchester Üniversitesi’nde grafen bulunmasına rağmen, potansiyel kullanımlarına yönelik araştırmalar küreselleşti ve Çin’deki bilim laboratuarları diğer ülkelere göre daha fazla patent aldı. Bu nedenle, Çin’in önde gelen tüketici elektronik markalarından birinin, ürünlerindeki grafenleri ilk kez benimsemeye başlaması şaşırtıcı değil.

Xiaomi’nin Mi Pro HD kulaklıkları, tam olarak bilinmediği halde grafen özelliği taşıyan en yeni ürünüdür. Tüm Xiaomi, zengin detayları korumak ve alçak notaları yumuşak tutmak için ’25 adımlı bir süreç ‘grafen çift diyafram’ içeriyor ‘. Grafen diyaframı ‘yüksek frekanslar altında daha sünek, zengin, keskin ve kristal netliğinde sesler üretiyor’ ve ‘bunlardan geçirilen elektrik sinyallerinin %100’ünü değerlendiriyor’.

Grafen uçakları

Havacılıkta, ağırlık her şeydir ve bu büyük yakıt maliyetleri anlamına gelir. Çoğu yolcu havayolları, yalnızca uçak ve yolcuların ağırlığını desteklemek için değil, aynı zamanda yakıtın kendisinin de ağırlığını taşıyacak kadar yakıt bulundurmak zorundadır.

Bu yüzden, Sir Richard Branson gibi insanların tüm uçakların on yıl içinde süper-hafif grafenlerden inşa edileceğini düşünmeleri sürpriz değil. Halen kullanılan karbon fiber kompozitlerden çok daha hafif ve çok daha güçlü olan grafen, Graphene Flagship araştırma grubunun bir üyesi olan Airbus’un dikkatini çekiyor ve geçen yıl grafen yenilikleri üzerine bir sempozyum bile düzenledi.

Grafen telefon kılıfları

Bu fazladan şarj için dahili pillere sahip akıllı telefon kılıfları, henüz takılmadı, ancak özellikle çok fazla güç harcayan kullanıcılar için telefon pillerini hızlı bir şekilde tüketme sorunu devam ediyor.

IPhone X, iPhone 8/8 Plus ve iPhone 7/7 Plus için Cue NanoCase, telefonun aşırı ısısını hızla dağıtan bir grafen paneli içeriyor. NanoCase’in yapımcılarını dinlerseniz telefonun pil ömrünü %20’ye kadar uzatabilirsiniz. Ancak, telefonunu yoğun bir şekilde kullanan ve çok ısınan bir telefona sahipseniz, bu durum size yardımcı olacaktır.

Körlüğü tedavi etmek için grafen

Yürüyor, esnek ve insan metebolizmasına karşı kullanıldığında güvenli. Grafen kontakt lensi – resmi olarak ‘elektronik retina protezleri’ görme keskinliğini kaybetmiş ancak fonksiyonel bir optik sinire sahip olan hastalara yardımcı olacak.

Dakikada şarj edilen bir pil

Telefonunuzu beş dakikada şarj edebilecek olursanız ne olur? Bu prototip sadece 750mAh pil olmasına rağmen, beş dakika içinde tamamen şarj etmek için grafenin iletken becerisinden tam olarak yararlanabildi.

Bu arada, Watt Laboratuvarı (Huawei’nin Merkezi Araştırma Enstitüsü altında), aynı zamanda, lityum iyon akülerin, standart akülerden yaklaşık 10 °C daha sıcak olan 60 °C sıcaklıklarda çalışmasına izin vermek için grafen kullanmış ve böylece güç paketinin ömrünü uzatmıştır.

Akıllı telefonlar için grafen tarayıcıları

Grafen, görünmeyen kızılötesi ışığı algılayabilen süper ince, süper hassas görüntü sensörleri yapmak için de kullanılabilir. Farklı organik materyaller arasında ayrım yapmak için, tam olarak olgun meyvenin ne olduğunu gösteren hızlı bir fotoğrafla veya bebek sütünün toksinsiz olup olmadığını belirlemek için spektral uygulamalar kullanılabilir; kısacası hepsi bir akıllı telefon ile gerçekleştirilebilir.

 

Share it people

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir