Evrim Ağacı
Reklamı Kapat

Dünya'nın En Hafif Katısı Grafen Aerojel Nedir?

Dünya'nın En Hafif Katısı Grafen Aerojel Nedir?
Tavsiye Makale
Reklamı Kapat

Bu yazı, Evrim Ağacı'na ait, özgün bir içeriktir. Konu akışı, anlatım ve detaylar, Evrim Ağacı yazarı/yazarları tarafından hazırlanmış ve/veya derlenmiştir. Bu içerik için kullanılan kaynaklar, yazının sonunda gösterilmiştir. Bu içerik, diğer tüm içeriklerimiz gibi, İçerik Kullanım İzinleri'ne tabidir.

Çinli bilim insanları, görselde görebileceğiniz Dünya'nın en hafif katısını imal ederek Guinness Rekorlar Kitabı'na girdiler. Genel olarak delikli yapılarıyla bilinen ve ultra hafif olan aerojel ailesinden olan bu kimyasalın adı Grafen olarak belirlendi. Grafen ile ilgili daha fazla bilgiyi buradaki yazımızdan alabilirsiniz.

Çin'in Zheijang Üniversitesi Polimer Bilimi ve Mühendisliği Bölümü laboratuvarlarından Prof. Dr. Gao Chao karbon nanotüpleri ve grafeni kullanarak bu ultra hafif malzemeyi ürettiklerini açıkladı. Bu yapı öylesine hafif ki, bir buğday başağının ya da çiçek yapraklarının sağladığı ufak tepki kuvvetiyle bile yerçekimine karşı gelebiliyor. Dolayısıyla bir başağın saçaklarını bile bükmeden dengede kalabiliyor. Bu özelliklerinden ötürü bu kimyasala katı duman adı verilmiş.

Katı Duman: Aerojel!
Katı Duman: Aerojel!
Wikipedia

Bunlara "aerojel" denilmesinin nedeni, içlerindeki por yapılarının (boşlukların) havayla dolu olmasıdır. İlk üretilen aerojel 1931 senesinde silikon dioksit kullanılarak üretilmiştir.

"Donmuş duman" ya da "katı hava" olarak da bilinen aerojellerin hacimce %99.98'i havadır. Genel olarak aerojeller, geniş bir malzeme grubudur ve sıra dışı özellikleriyle bilinirler. Malzeme bilimindeki katılar arasında bildiğimiz en düşük ısı iletkenliği katsayısına sahiplerdir, bilinen en düşük yoğunluklu yapısal malzemelerdir.

İsimlerine rağmen aerojeller "jel" değil, katıdırlar. İsimleri, üretim süreçlerinden gelmektedir. Üretimleri sırasında jelin sıvı kısmı süper-kritik kurutma denen bir işlemle malzemeden çekilir.

İlk aerojeller silisli jellerdir; ancak sonradan alüminyum, krom ve kalay dioksit temelli aerojeller de üretilebilmiştir.,

Lise Kimyasıyla Aerojeller

Size biraz da lise kimyasıyla üzerinde düşünebileceğiniz bilgiler verelim: Bu yeni aerojel ise öylesine hafiftir ki, Grafen aerojelinden üretilecek 1 metre küplük içi dolu bir kutu (her kenarı 1 metre olan bir kutu), sadece 160 gram olacaktır (20 tane 1 TL ağırlığında olacaktır). Bir diğer deyişle bu katının yoğunluğu 0.16 miligram/cm3'tür. Kıyaslama açısından havanın yoğunluğu 1.2 mg/cm3'tür (yani bu katı havadan 7.5 kat hafiftir). Aynı zamanda grafen aerojel, Dünya'daki en hafif element olan hidrojenden iki kat ağır olsa da, ikinci en hafif element olan ve 0.1786 mg/cm3 yoğunluğa sahip olan helyumdan hafiftir.

Üstelik bu madde oldukça esnektir de... Boyutlarının %20'si kadar gerilebilir, istenirse tamamen transparan olarak üretilebilir ve elektriği bakırdan daha iyi iletebilir.

Not: Aynı hacimdeki cisimlerden yoğunluğu küçük olan kütlece de daha hafiftir, yoğunluğu yüksek olan kütlece daha ağırdır.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

2 gramlık aerojel üzerinde tutulan 2.5 kilogramlık tuğla!
2 gramlık aerojel üzerinde tutulan 2.5 kilogramlık tuğla!
IFLS

Grafenden Üretilen Şarap Şişesi Mantarı

Bir okurumuzun ilginç bir şekilde "Bu malzemeden şarap şişesi mantarı üretilseydi ne kadar ağırlıkta olurdu?" sorusu üzerine verdiğimiz cevabı da ekleyelim, belki kafanızda canlandırmanızı sağlar:

Eğer bir şarap şişesi mantarının taban çapını 3 santimetre, boyunu da 6 santimetre kadar alacak olursak (muhtemelen orjinal boyutlarına yakın olacaktır bunlar), hacmi yaklaşık 170 santimetreküp olacaktır. Bu durumda, bu malzemeden üretilecek olan şişe mantarı sadece 27 miligram olacaktır. 

Bunu fiziki olarak hayal etmeniz bile güç. Kullandığımız madeni 1 TL'nin 300 katı hafif olacaktır. 

Neden Havada Uçamıyor?

Söz konusu maddenin yoğunluğu mililitreküp başına 0.16 miligram civarında kütleyle havaya göre 6-7.5 kat daha az yoğundur; ancak buna rağmen havada uçamaz. Çünkü diğer ve sıradan maddeler için kullandığımız "yoğunluk" tanımı ile ultrahafif maddeler için kullanılan yoğunluk tanımı birebir uyumlu değildir. Örneğin tahta su üzerinde yüzebilir; çünkü tahtanın yoğunluğu sudan azdır. Benzer şekilde bir sıcak hava balonu uçabilir; çünkü balon içerisindeki hava, atmosferdeki havadan hafiftir. Bu durumda havadan 6 kat hafif olan ultrahafif maddeler neden uçamıyorlar?

Sorumuzun cevabı havanın kendisinde gizlidir. Ultrahafif maddelerin malzemesi sıkışık gibi gözükse de, bu dış görüntü aslında maddenin tam özelliklerini anlamamız konusunda bir yanılgıya neden olur. Çünkü ultrahafif maddelerin tamamı, katı değildir. Böylesi yapılar içerisinden havayı tamamen atmak neredeyse asla mümkün değildir. Yani ultrahafif madde içerisindeki çok sayıda delik (por), çok miktarda hava ile doludur. Dışarıdan bakıldığında bu porlar ve dolayısıyla içerisindeki hava gözükmez. Ancak maddenin içi havayla dolu olduğu için, havanın kendisi üzerinde süzülmesi mümkün olmamaktadır. Porların içerisindeki hava ile maddenin toplam ağırlığı, maddenin hacminden ötürü yer değiştirmeye zorladığı hava hacminden büyüktür. Bu sebeple madde havada uçamamaktadır. 

Maddelerin yoğunluğunu izah ederken kullandığımız "hacim başına düşen kütle" formülü hatalı algıya neden olabilmektedir. Ne yazık ki maddelerin dışarıdan görünen hacimlerinin tamamı, maddelerin kendisiyle kaplı değildir. İçlerinde eğer ki hava girebilecek porlar bulunuyorsa, maddelerin toplam yoğunluğuna bu havanın yoğunluğu da dahil edilmelidir. İşte bu sebeple ultrahafif maddelerin "kendisi" ultrahafif olsa da, onlardan üretilen ürünler şimdilik porlu oldukları için ultrahafif olamamaktadırlar. Yine de buna çok yakındırlar, çünkü malzeme o kadar hafiftir ki, içine dolan hava belki havada süzülmesine engel olsa da, fotoğrafta görüldüğü gibi bir buğday tanesinin saçakları üzerinde bile kolaylıkla durabilecek kadar hafiftir.

Uzmanlar cisimlerin birbirlerine göre ne kadar hafif olduklarını kıyaslamanın daha iyi bir yolu olarak "hacim yoğunluğu" kavramını önermektedirler. Hacim yoğunluğu, maddenin içerisindeki porların hacminin, maddenin kendi ağırlığına bölümüyle bulunur ve birimi gram başına santimetre küptür. Bu değeri büyük olan maddeler, küçük olanlara göre daha ağır olacaklarlardır. Küçük olanlar, büyük olanların üzerinde süzülebilecektir. Aerojellerin hava ile birlikte olan hacim yoğunlukları, havanın kendisinden fazladır ve bu nedenle uçamazlar.

Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Tebrikler! 14
  • Muhteşem! 10
  • İnanılmaz 8
  • Bilim Budur! 7
  • Merak Uyandırıcı! 4
  • Umut Verici! 2
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 1
  • Güldürdü 1
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 25/09/2020 20:53:50 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/1128

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Reklamı Kapat
Güncel
Karma
Agora
Eşey
Şehir Hastanesi
Sinirbilim
Seçilim
Araştırma
Hayvanlar
Bakteri
Sinir Sistemi
Biliş
Çocuklar
Protein
Genetik Müdahale
Mikroevrim
Kadın Doğum
Deizm
Sars
Ornitoloji
Cinsiyet Araştırmaları
Olasılık
Konuşma
Dinozorlar
Kuyrukluyıldız
Kadın Sağlığı
Editör Seçkisi
Yörünge
Daha Fazla İçerik Göster
Daha Fazla İçerik Göster
Reklamı Kapat
Reklamsız Deneyim

Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, Evrim Ağacı'nda çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.

Kreosus

Kreosus'ta her 10₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.

Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.

Patreon

Patreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.

Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.

YouTube

YouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.

Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.

Diğer Platformlar

Bu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.

Giriş yapmayı unutmayın!

Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.

Destek Ol
Türkiye'deki bilimseverlerin buluşma noktasına hoşgeldiniz!

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
“Bir çiçeğin ardındaki bilimi bilmek ona sadece heyecan ve gizem katar. İnsanlar bunun ondan bir şey çaldığına nasıl inanır, anlamıyorum.”
Richard Feynman
Geri Bildirim Gönder