MyNetiz
Kültür · Bilim-Teknik · Program · Linux

Nano malzeme nedir? Nasıl üretilir?

Nanoteknoloji 21. Yüzyılın en dikkat çekici yeniliklerindendir Nanoteknolojinin etkisiyle üretilen ya da doğada bulunan nanomalzemeler mekanik, termal, elektrik, manyetik, optik ve estetik gibi temel özelliklerini etkileyen, metrenin milyarda biri ölçeğindeki uzunluk ölçüsünü tanımlamaktadır. Nano, metrik sistemde bir birimdir ve 1 nm=10-9 m’dir.

nano-malzeme1

Nano Teknolojinin Tarihi

Nano teknolojinin tarihine bakıldığında ilk olarak 1959 yılında Richard Feynman tarafından bu bilimin ortaya atıldığı görülmektedir. Feynman eğlenmek ve insanların dikkatini çekebilmek ve aynı zamanda insanların nano teknolojiye ilgisini arttırmak için bir yarışma düzenler. Bu yarışmanın konusu ise bir kitap sayfasındaki bir bilgiyi alıp onu elektron mikroskobuyla okunabilecek biçimde çizgisel bir ölçekte 25000’de birinden daha küçük alana yerleştirebilecek ilk kişiye ve 1/64 inç küp büyüklüğünde dışarıdan denetlenebilen, çalışan bir elektrik motoru yapmalarını karşılığında ise 1000 Amerikan doları vereceğini söyler. Bu yarışma ile Kaliforniya Teknoloji Enstitüsünde attığı ilk adımla Nano teknolojinin babası unvanını alır. Feynman’in ardından 1974 tarihinde ilk olarak nano teknolojinin tanımını yapan isim Norio Taniguchi’dir. Taniguchi nanoteknolojiyi materyalleri tek atom olarak ayırma, birleştirme veya deforme etme olarak tanımlamıştır. 1981 de ise Eric Drexler’ın kaleme aldığı “Molecular Engineering” adlı makalesinde molekülerin incelemesini ve araştırmasını yapmasıyla nano teknoloji bilimin öncüsü olmuştur.

Nano Malzemeler

Nano malzemelere bakıldığında ise tabir olarak şu şekilde gözümüzde canlandırmamız daha kolay olacaktır. Doğal ve organik olarak çevremize baktığımızda erozyon ve volkanik olaylardan oluşan partiküller, killer, süt ve kan (sıvı kollidler), sis (aerosol tip), deri, pençe, saç (elestin, kollajen, keratin), örümcek ipeği ve kertenkele ayağı gibi doğal ortamlarda nano malzemeler bulunmaktadır.

(a) lotus etkisi, (b) etobur bitkinin bezesi, (c) su böceği- uzun bacakları ile su üzerinde yürüyen böcek-, (d) geko-bir tür kertenkele, BR – dal, SP – spatula – (e) köpek balığının pul yapısı-sürüklemeyi azaltır-, (f) kuş kanadı, (g) örümcek ağı-ipek-, (h) güve gözleri-yansıtmama özelliği

Bu malzemelerin yanı sıra yenilenen teknolojik gelişmeler ve bize katkıların boyutunu düşünecek olursak kullanım açısından nanomalzemeri yapay olarak üretmek ve kullanmak günümüz ve geleceğimiz için büyük önem arz etmektedir.

Nano malzemelerde Üretim

Üretime başlamadan önce bilmemiz gereken en önemli özelliği fiziksel ve kimyasal özellikleridir. Bilim insanları yapısal, biyokimyasal, fiziksel ve davranışsal özellikler sergileyen nanomalzemelerin ortaya koyduğu etkileri halen tam olarak tespit edebilmiş değildir. İnsan için tehlikeli olmaması için bilim insanları ve mühendisler özellikle sağlık sektörü için çalışmalarına devam etmektedir. Ancak nanomalzemelerin günümüzde kullanılan örnekleri de sıkça bilinmektedir. Bunlar genel olarak endüstri sektörü, otomotiv sektörü, enerji, savunma sanayi, bilimsel araştırmalar, malzeme bilimi ve tıp alanındadır.

Nanomalzemeler bu kadar küçük bir malzemeyi nasıl yapılabiliyor sorusunu ise iki yöntemle açıklayabiliriz bunlardan birincisi “Top-Down” yani yukarıdan-aşağıya yöntemidir. İkincisi ise “Bottom-Up” yani aşağıdan yukarıya metodudur.

Top-Down

Bu yöntem adeta bir heykeltraşın yaptığı gibi büyük parçalardan başlayarak parçayı küçük hale getirmektir. Daha küçük boyutlara inmek için, elektron ışını, “e-beams,” (daha büçük dalga boyuna sahip) kullanılabilir. Böylece 20 nm den daha küçük desenler elde edilebilir.

Bottom-Up

Bu yöntemde ise yapboz parçalarını birleştirmek gibi atomları bilinçli bir şekilde dizerek nano ölçekli malzeme geliştirmektir. Bu yöntem zor olmasından dolayı çok az kullanılmaktadır ancak bu yöntemin avantajları;

  • Yapıların bizim istediğimiz şekilde ve yerde büyütülebilmesi
  • Kompleks şekillerin elde edilebilmesi
  • Sağlam yapıların üretilmesidir.

Nanomalzemelerin Kullanım Alanları

Nanomalzemelerin amacı insanoğlu için daha rahat bir yaşam sunmaktır. Bu rahatlık insanlık için malzemede elde ettiğimiz faydanın ölçüsüdür. Nanomalzemenin en büyük artılarından biri de malzeme ve aygıtlardaki boyutların azalmasıdır. Ancak boyutların azalmasının dezavantajı maliyet olarak bizlere yansımaktadır. Gelişen teknoloji ve nanomalzeme üretim araçlarının gelişmesi ise bu sorunun üstesinden gelecektir. Bu sistem sayesinde malzeme maliyetinden uygunluğun yanı sıra malzemede gözlemlenen, dayanıklılık, hafiflik, daha az enerji gereksinimi, fazla malzemeden kurtulma gibi nedenlerden dolayı çok önemli durumlara el atmaktadır.

Başlıca kullanım alanları; Endüstriyel alan, nano boyutlu kaplamalar, chip üretimi, mikro-nano cerrahi, ultraviyole korumalı kozmetik ürünler, mikroorganizmaların taşınması, kurşun geçirmez karbon nanotüplerden üretilmiş kumaşlar, radyasyon veya ışığa karşı kontrol edilebilir tepkiler veren malzemeler, gelişmiş piller, havacılık ve uzay çalışmalar, çevre ve enerji ve tarım gibi alanlarda kullanımı çokça mevcut ve daha fazlası için geliştirilmektedir.

Referans

  • Schodek, Daniel L., Paulo Ferreira, and Michael F. Ashby. Nanomaterials, nanotechnologies and design: an introduction for engineers and architects. Butterworth-Heinemann, 2009.
  • Feynman, Don’t You Have Time to Think?, Penguin Books, 2006.
  • J. E. Hulla, S. C. Sahu, A. W. Hayes (2011), Nanotechnology History and Future, Human and Experimental Toxicology, 34, 12, 1318-1321
  • Moghis U. Ahmad., “Lipids in nanotechnology”, AOCS Press, 294s, Urbana, 2012

Kaynak: Malzeme Bilimi Yasin Kara  8 Mart 2021

İlk yorumunuzu yazınız

MyNetiz , deneyiminizi geliştirmek için çerezleri kullanır , ancak isterseniz vazgeçebilirsiniz. Kabul Okuyun