Geleceğin süper malzemesi: Aerogel

Aerojel, dünyanın en hafif ve ısı iletkenliği en düşük olan malzemelerindendir. Nano gözenekli yapıya sahip olan aerogel, “dondurulmuş duman” ya da “katı bulut” olarak da isimlendirilmektedir. Nedeni, yarı saydam ve neredeyse havadan hafif bir malzeme olmasıdır. Aerojel; silika, karbon, grafen ve polimer gibi türlere sahiptir. Silika aerojeller, en yaygın olan türdür. Saydamdır ve özellikle ısı yalıtımında kullanılmaktadır. Karbon aerojel, elektrik iletken pil ve süper kapasitörlerde kullanılmaktadır. Grafen aerojel ise kullanım alanı şimdilik sınırlı olsa da şu ana dek üretilen en hafif malzemelerdendir. Polimer aerojellere de biyomedikal uygulamalarında rastlanmaktadır.

DÜNYADA AEROGELİN KULLANIM ALANLARI

Uzay ve havacılığın en kritik malzemesi olan aerogel, uzay araçlarının yüksek ısılara dayanmasını sağlamakta, yalıtım görevini üstlenmektedir. Bununla birlikte uzay giysilerinin ve roket motorlarının kriyojenik yalıtımında, uyduların mikro meteorlardan korunmasında sıklıkla kullanılmaktadır. Aerogelin bir diğer kullanım alanı enerji sistemleridir. Lityum-İyon pillerin anot malzemesi olarak, süper kapasitörlerin yüksek yüzey alanlı elektrotlarında, yakıt hücrelerinin membran desteğinde ve en önemlisi petrol boru hatlarının ısı yalıtımında kullanılmaktadır. Elektrikli araçların batarya yalıtımı, yakıt hücreli araçlarda hidrojen depolama, lüks araçlarda ses yalıtımı ve yarış araçlarında yangın bariyeri olarak kullanılmaktadır. İnşaat ve mimarinin de kritik malzemesi haline gelen aerogel; binalarda vakumlu yalıtım panellerinde, tarihi eser restorasyonlarının nem kontrolünde, akıllı cam sistemlerinin ara katmanlarında kullanım alanı bulmuştur. Petrol sızıntılarında emici role sahip olan, endüstriyel atık sularında ağır metalleri tutucu işlev gören aerogel, çevre teknolojilerinde de değerlendirilmektedir. Hava filtrelerinde nano partikül tutabildiği gibi karbondioksit yakalama konusunda da bir nevi süngerdir. Aerogelin bir diğer kritik uygulama alanı tıp ve biyoteknolojidir. Kontrollü ilaç salımında, doku mühendisliğinde kemik yapımında, diyaliz membranlarında kullanılmaktadır. Biyosensör platformlarının önemli bir parçası haline gelmiştir. Kontrollü gübre salım sistemleri, gıda paketlemede anti-mikrobiyal kaplama ve dikey tarımda hidrofilik taşıma da Aerogelin gıda ve tarım sektöründeki yerine örnektir. Aerogelin en kritik kullanım alanına ise savunma sanayi diyebiliriz. Sesten daha yüksek hızlarda ilerleyen füze ve roket sistemlerinde hava sürtünmesine karşı yalıtım sağlar. Bununla birlikte zırhlı araçlarda termal kamuflaj, askeri botlarda soğuğa karşı izolasyon, denizaltılarda akustik yalıtım ve balistik korumada hafif dolgu malzemesi olarak kullanılmaktadır.

TÜRKİYE’DE AEROGELİN GELECEĞİ

Yapısında yüzde 99,8 hava içeren Aerogel, 21. yüzyılın en yenilikçi malzemelerinden biridir. Üretim maliyetleri düşürülürse, önümüzdeki on yılda hayatımızın birçok evresinde daha fazla karşımıza çıkacaktır. Aerogel için ülkemizdeki çalışmalar geleceğe dönük umut vaat etse de daha çok akademik düzeydedir. Endüstriyel düzeydeki çalışmalar ise kuluçka evresindedir. Akademideki maliyet düşürücü çalışmaların, üretime katkı sağlayacağı kesindir. Gazi Üniversitesi, ODTÜ, İTÜ ve Sabancı Üniversitesi’nde Aerogel üzerine çalışmalar yürütülmektedir. Türkiye’de ticari ölçekte Aerogel üretimi sınırlı olsa da bazı firmalar ithal ikame yöntemiyle Aerogel malzemeleri üretmektedir.

Akademik çalışmalar incelendiğinde, Türk üniversitelerinin üretim maliyetlerini düşüreceğine kesin gözüyle bakılmalı, bu amaca yönelik projeler teşvik edilmelidir. Kullanım alanı bu denli geniş ve stratejik olan bir malzemenin üretiminin desteklenmesi Türkiye’nin gücüne güç katacaktır. Ülkemizin milli üretimde ufkunu Aerogel gibi malzemelerle genişletmesi gerekmektedir.