Aerojel, diğer maddelere kıyasla benzersiz özelliklere sahip katı bir malzemedir. Aerojelin en merak uyandıran yanı ise yeryüzünde şimdiye kadar yaratılmış en hafif katı olmasıdır. Peki bu etkileyici fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip aerojel tam olarak nedir?
İçindekiler
Aerojel Nedir?
Oldukça şaşırtıcı bir malzeme olan aerojel, son derece düşük yoğunluğa ve mükemmel ısı yalıtım özelliklerine sahip yarı saydam, sentetik bir katı hal maddesidir. Fakat, bir katının bütün özelliklerini koruyan bu maddenin %97’si havadan oluşur.
Aerojellerin çoğu silikadan üretilir. Ancak uzmanlar karbondan, organik polimerlerden, yarı iletken nano yapılardan, altından ve bakırdan da aerojel üretebiliyor. Fiziksel hali katı olsa da aslında çok azı katı formda olan bu madde neredeyse hayalet gibi bir görüntüye sahip. Bu nedenle donmuş duman olarak da bilinen aerojel birçok farklı şekil ve biçimde olabilir.
Aerojeller, insanoğlunun bildiği en hafif katı maddeler arasındadır. Bu malzemeler son derece gözeneklidir ve yoğunlukları çok düşüktür. Bunlara rağmen oldukça sağlamlardır. Bu yarı saydam malzeme yukarıda da söylediğimiz gibi iyi bir yalıtım malzemesi olarak iş görür.
Aerojeller ilk olarak 1930’larda icat edilmiş olsa da NASA yalıtım hakkında düşünme şeklimizi değiştirecek yeni tip aerojeller oluşturmak için çığır açan yöntemler icat etmeye devam ediyor.
Aerojel Adı Nereden Geliyor?
Aerojel terimi iki kelimeden oluşuyor: hava ve jel. Samuel Stephens Kistler tarafından bulunan bu ismin esin kaynağı ise hem katı hem de sıvı olarak davranan jöleler. Jölenin sıvı ve katı özelliklere sahip olmasının nedeni ise, ikisinin birleşimi olması.
Kistler, jöledeki su içeriğini havayla değiştirirse ne olacağını merak etti. Daha sonra, katı yapıya zarar vermeden sıvıyı çıkarmanın alternatif yollarını araştırdı. Sonrasında ise suyu alkolle değiştirme fikrini ortaya attı. Alkol buharlaştıktan sonra ise ilk Aerojel oluştu. Bu yüzden en basit ifadeyle Aerojel, jelatinimsi bir yapıdan su veya çözücünün çıkarılmasıyla elde edilir diyebiliriz.
Aerojelin Fiziksel Özellikleri
- Aerojel malzemesinin büyük çoğunluğu hava olduğu için yarı saydam bir görüntüsü vardır.
- Aerojeller yeryüzündeki en hafif katı maddelerdir. Ayrıca, malzemenin bu özelliği Guinness Dünya Rekorları arasında yer alır.
- Isıya karşı inanılmaz yalıtımlı olan aerojel ayrıca başarılı bir ses yalıtımı sağlayan mükemmel akustik özelliklere sahiptir.
- Yaklaşık %3’ü katıdan oluşan aerojel, çok kırılgandır ve inanılmaz hafiftir. Havadan yalnızca 15 kat daha ağır olan bu malzeme havanın sadece 3 katı yoğunluktadır.
Aerojelin Uygulama Alanları
Aerojel çok çeşitli kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip olduğundan geniş bir uygulama yelpazesine de sahiptir. Bu özellikler onu en çok çalışılan ve araştırılan insan yapımı malzemelerden biri haline getirmiştir.
Günümüzde aerojel; kozmetikte, dalgıç kıyafetlerinde ve boyalarda sıklıkla kullanılmaktadır. Bununla birlikte havacılık endüstrisindeki kullanımları da oldukça gelişmiştir. 1960’lardan beri NASA, astronotların uzay kıyafetlerinde yalıtım malzemesi olarak aerojel kullanmaktadır. Ayrıca NASA, aerojeli Stardust görevinde kuyruklu yıldız ve yıldızlararası tozu yakalamak için bile kullanmıştır.
Aerojelin diğer mevcut ve potansiyel kullanımları ise şu şekildedir:
- Kullanıcıları dizüstü bilgisayarların sıcaklığından korumak için yalıtım pedleri
- Isı yalıtımlı pencereler
- Yazıcı mürekkebi için pigmentler
- Bazı yüksek hızlı atom altı ve kozmik parçacıkların önlenmesi ve tespiti
- Kurşun geçirmez zırh
- Yansıma önleyici kaplamalar
- Hafif lifler ve kompozitler
- Binalarda yalıtım malzemeleri
Termal, akustik, optik ve elektronik özelliklerinin benzersiz kombinasyonu aerojel, farklı kullanımlar için inanılmaz bir seçenek haline getirmektedir.
Peki aerojel maddesinin her alanda kullanılamamasının sebebi nedir? Diğer standart malzemeler ile karşılaştırıldığında aerojel hala oldukça maliyetlidir. Ayrıca üretimi de oldukça zordur.
Yine de şüphesiz ki aerojel bulunan en mucizevi malzemelerden biridir. Bu materyal birçok form ve kombinasyonda kullanılabilir muazzam bir potansiyele sahiptir. Üretimi konusundaki sınırlamalar ortadan kalktığında bu malzemenin endüstriyi çok daha ileriye taşıyacağı ise kesindir diyebiliriz.
