Aerojel; en hafif katı madde
Aerojel adlı madde, elde edilmesi ve kullanıldığı yerler hakkında özet bir bilgi paylaşalım.
Aerojel ilk defa Stefan Kistler tarafından 1931 yılında elde edilmiştir. İlk oluşturulan “silica gel” dir. Karbon aerojeller 1990’lı yılların başlarında ilk defa oluşturuldu. Yarı şeffaf, beyaz, köpük gibi görünen malzemelerdir. Yapıları 3 boyutlu bir ağa benzer. 3-4 nanometre (10-9 m) çapındaki küresel taneciklerin birbirine tutunmasından oluşur.
Yapısında 30-40 nanometre çapında delikler vardır. Bazıları 1 gramında 1000m2 alana sahiptirler. Isı iletkenlikleri çok düşüktür.
Katı maddeler içinde en düşük kırılma indisine sahip maddedir (n=1-1,05). Bu nedenle görünür ışığı % 95 oranında geçirirler. %99,8’i havadan oluşmaktadır ve çok iyi yalıtkandırlar. En gelişmiş fiber-glass yalıtım malzemesinden 39 kat daha fazla yalıtım kabiliyetine ve düşük ses geçirgenliğine sahiptirler.
Radyasyona karşı dayanıklıdırlar. En düşük elektriksel yalıtkanlığa sahiptirler. Duman gibi görüntü verdikleri için “donmuş duman” veya “mavi duman” diye de adlandırılırlar. Aerojel doğaya zarar vermez. Parçalanan bir aerojel parçasından geriye sadece doğada her an bulunabilen %100 doğal bir malzeme kalmaktadır: Kum.
Aerojeller, silika esaslı sıvı bir jelin yüksek ısı ve basınç altında daha önceden belirlenmiş kritik bir noktaya kadar kurutulması ile elde ediliyor. NASA’ya ait Jet Propulsion Laboratuvarlarında üretilen aerojeller, neredeyse havanın yoğunluğuna yaklaşmış durumdadır.
2.5 kilogramlık bir kaya parçasını taşıyan 2 gram ağırlığındaki aerojel parçası
Aerojeller, uzay teknolojisinde kullanılabilmektedir. Uzayda dolaşan toz zerrelerini yakalayabilmek amacıyla gönderilecek olan Spacedust (uzay tozu) Gemisi’ne aerojelden oluşan bir panel eklendi. Uzayda yüksek hızla dolaşan toz zerreleri, bu panel sayesinde hiçbir hasara uğramadan dünyaya getirilebilecek. Ayrıca aerojeller, ısı yalıtımı nedeniyle bina dış cephe kaplamalarında ve nanoseviyede görüntülemede kullanılabilmektedir.
Aerojellerin kinetik enerjiyi emen yapısı nedeniyle geleceğin arabalarında, kazaların etkilerini önleyici aerojelleri görmek şaşırtıcı olmayacaktır. Yakın bir gelecekte, diz üstü bilgisayarlar ya da elektronik uçak kontrol mekanizmaları gibi değerli malzemelerin yapımında aerojeller önemli yer tutacaktır.
Prof. Dr. Özden Aslan Çataltepe
Kaynaklar:
Bilim ve Teknik Dergisi, Nisan 2007, syf 56.
http://tr.wikipedia.org/wiki/Aerojel
http://fenbil.trakya.edu.tr/tujs, Trakya Univ. J.Sci,6(2):1-8, 2005
http://www.fiu.edu/expnuc/aerogel/aerogel.html
http://stardust.jpl.nasa.gov/tech/aerogel.html
http://www.nasa.gov/centers/ames/multimedia/images/2006/aerogel-imageoftheday.html