Nano Mürekkepler Hava Sıcaklığını Kontrol Edebilir
Gelişmiş
iklim kontrolü sağlamak amacıyla binaları, evleri ve arabaları ısıtma ve soğutma şeklimizi değiştirebilecek, enerji kullanımı ve küresel sera gazı emisyonlarını azaltmaya yardımcı olmak için muazzam bir potansiyele sahip, dünyanın ilk faz değişimli mürekkepleri geliştirildi.
Dr. Mohammad Taha öncülüğünde, The Royal Society of Chemistry’s Journal of Materials Chemistry A’da yayınlanan yeni araştırma, günlük ortamlarda sıcaklığı kontrol etmek için nanoteknoloji kullanan kavram kanıtı (proof of concept) faz değişim mürekkeplerinin varlığını ortaya koydu.
Söz konusu mürekkep boyaları, çevredeki ortama bağlı olarak, içlerinden geçebilecek ışınım miktarını ayarlayarak sıcaklığı düzenlemektedir. Lamine edilebilen ve püskürtülebilen çok yönlü faz değişimli mürekkepler, boyalara ve inşaat malzemelerine eklenebilmektedir.
Ayrıca aşırı sıcak ve soğuk ortamlarda vücut ısısını düzenleyen giysilerde ve bükülebilir devreler, kameralar, dedektörler ve gaz ve sıcaklık sensörleri gibi büyük ölçekli, esnek ve giyilebilir elektronik cihazların oluşturulmasında kullanılabilmektedir.
Dr. Taha, bu mürekkeplerin pasif ısıtma ve soğutma elde etmek amacıyla kaplama geliştirmede kullanılabileceğini ve sıcaklıkları düzenlemede enerji üretimine olan ihtiyacımızı azaltabileceğini belirtti.
Dr. Taha, “İnsanlar konforlu ortamlar yaratmak ve sürdürmek -binaları, evleri, arabaları ve hatta vücutlarını ısıtmak ve soğutmak- için çok fazla enerji kullanır. Çevresel etkimizi azaltmak için sadece yenilenebilir kaynaklardan enerji üretimine odaklanmamız artık yeterli değil.
İklim değişikliğinin etkileri gerçeğe dönüştükçe, ortaya koyduğumuz enerji çözümlerinin
bir parçası olarak enerji tüketimimizi azaltmayı da düşünmemiz gerekiyor. Mürekkeplerimizi bulundukları ortama yanıt verecek şekilde tasarlayarak, yalnızca enerji harcamasını azaltmakla kalmıyor, aynı zamanda bir başka enerji harcaması olan sıcaklıkları kontrol etmeye yardımcı kontrol sistemlerine olan ihtiyacı da ortadan kaldırıyoruz.”
Pasif iklim kontrolü, gereksiz enerji harcamadan konforlu yaşam koşulları sağlamayı mümkün hale getirebilir. Örneğin, kışın konforlu bir ısıtma sağlamak için, bina cephesine uygulanan mürekkep, gün boyunca daha fazla güneş ışınımının geçmesine ve geceleri sıcaklığı içeride tutmak için daha fazla yalıtıma izin verecek şekilde otomatik olarak dönüşebilir.
Yaz aylarında ise güneşten ve çevredeki ortamdan gelen ışınımı engellemek için bir bariyer oluşturacak şekilde dönüşebilirler. Dr. Taha, “ Araştırmamız, bu mürekkepleri büyük ölçekte ve daha ekonomik olarak uygulama konusundaki önceki kısıtlamaları ortadan kaldırıyor. Bu, mevcut yapıların ve inşaat malzemelerinin yenilenebileceği anlamına geliyor.
Üretimcilerin ilgi göstermesi durumunda mürekkepler, beş ila on yıl içinde pazara ulaşabilir. Sektör ile işbirliği yaparak, dünyanın iklim değişikliği ve enerji sorunlarının üstesinden gelmek için bütüncül bir yaklaşımın parçası olarak bunları geliştirebilir ve hem mevcut
hem de yeni teknolojilere entegre edebiliriz.”
“Bu malzemenin potansiyeli çok büyük, çünkü dizüstü bilgisayar elektroniğinde veya araba ön camlarında ısı birikmesini önlemek gibi pek çok farklı amaç için kullanılabilir. Ancak bu malzemenin en önemli özelliği, ısı emme özelliklerini ihtiyaçlarımıza uygun şekilde ayarlayabilmemizdir.
Halihazırda, akıllı cam üretmek için farklı türde bir faz değiştiren malzeme kullanılıyor, ancak yeni malzememiz, daha akıllı tuğlalar ve boyalar tasarlayabileceğimiz anlamına geliyor. Çevre ve sürdürülebilir gelecek için daha iyi olan bu yeni nanoteknoloji, mevcut binaları daha verimli hale getirmek için güçlendirmeye yardımcı olabilir.”
Çığır açıcı buluş, faz değiştiren malzemelerin ana bileşenlerinden biri olan vanadyum dioksitin (VO2) nasıl değiştirileceğinin keşfedilmesiyle elde edildi. Faz değiştiren malzemeler, malzemenin stres altında kendini dönüştürmesi için yeterli enerjiyi ortaya
çıkarabilmesini sağlayan ısı ve elektrik gibi tetik mekanizmaları kullanır.
Daha önceki teknolojinin kullanıldığı durumlarda, faz değiştiren malzemelerin ‘faz
değiştirme’ özelliklerinin etkinleştirilmesi için çok yüksek sıcaklıklarla ısıtılması gerekiyordu.
“Bu malzemelerin nasıl bir araya getirildiğine ilişkin anlayışımızı, malzemenin temel olarak belirli bir sıcaklığın ötesinde, oda sıcaklığına yakın (30-40°C) ısıyı bloke etmek için bir anahtar görevi gördüğü yalıtkan metale (IMT) reaksiyonunu nasıl tetikleyebileceğimizi
test etmek için kullandık” diyen Dr. Taha, bir sonraki adımın Melbourne Üniversitesi tarafından patenti alınan araştırmayı üretim aşamasına dahil etmek olacağını belirtti.
Kaynak
