Grafen, benzersiz özelliklere sahip minimum kalınlıkta bir karbon tabakasıdır. Tek katmanlı altıgen kristal bir yapıya sahiptir ve grafitin temelini oluşturur.

Grafen çelikten 200 kat daha güçlü ve alüminyumdan beş kat daha hafiftir. Grafenin benzersiz elektriksel veya termal özellikleri onu günlük hayatımızda birçok kullanım için cazip hale getirmektedir.

Giriş

Grafen her geçen gün hayatımızda daha fazla kullanım alanına sahip olmaktadır. Tüm bu uygulamaların yanı sıra en önemlisi de Grafen nedir, grafen nerelerde kullanılır ve grafenin önemi nedir sorularına bu yazıyı inceleyerek ulaşabileceksiniz. Şimdi bunlardan bazılarına bir göz atalım.

Grafen Nerelerde Kullanılır?

Grafen Su Filtrasyonu ile Daha Kaliteli Su

MIT araştırmacıları, tuzlu suyu kullanım için güvenli hale getirmeye çalışarak, suyun geçmesine izin verecek kadar geniş ve tuzu dışarıda tutacak kadar küçük açıklıklarla çevrili bir grafen filtre önerisi sundu.

G2O Water adlı bir şirket, günümüzde kullanılan herhangi bir filtre ortamına eklenebilecek grafen bazlı bir yeraltı suyu filtresi yeniliği sunmakta ve bu filtrelerin enerji tüketimini %80-90 oranında azaltarak günde 50 milyon galon su üreten bir hidroelektrik santrali için yılda 30 milyon dolar tasarruf sağlamakta ve böylece su maliyetlerini %40 oranında düşürmektedir.

Grafen oksit kaplamaları, anodik alüminyum oksit (AAO) dahil olmak üzere çeşitli gözenekli ince filmler üzerinde yağ/su ayrışması açısından kontrol etmişler ve daha yüksek su akışı ile birlikte çürüme önleyici kalitesini önemli ölçüde artırmışlardır. Bu nedenle, bunun su arıtma çerçevelerinin kirlenmesini önlemede ve performans verimliliğini önemli ölçüde iyileştirmede somut bir yolu olduğunu varsaymışlardır. Grafen oksit kaplamanın yoğunluğu ince ve biriktirme süreci basit olduğundan, araştırmacılar tarafından üretim maliyetlerinde önemli bir artış beklenmemektedir.

Kağıt Kalınlığındaki Cep Telefonları için Grafen Dokunmatik Ekranlar

Grafen kullanan dirençli dokunmatik ekranlar, operatör olarak cam yerine plastik üzerine yerleştirilebilir. Bu sayede son derece ince ve kırılmaz telefon ve tablet ekranları ortaya çıkacak ve cep telefonunu kırılmalarından bir daha asla endişe duyulmayacak.

Amerikan Kimya Derneği'ne göre grafenden üretilen kapasitif dokunmatik ekranlar cam yerine ince plastik üzerinde tasarlanabilir, böylece kompakt ve hafif olurlar, cep telefonlarını bir kağıt parçası kadar ince ve cebe sığacak kadar bükülebilir hale getirirler. Dahası, grafenin dayanıklılığı sayesinde bu cep telefonları neredeyse kırılmaz hale gelecektir.

Bir diğer gelişmeye bakıldığında, Güney Kore Üniversitesi'ndeki bilim insanları bakır levhalar ve bir baskı makinesi kullanarak 30 inçlik bir grafen levha oluşturdular ve süreci daha da başarılı bir şekilde uyarladılar. Ayrıca grafene dayalı ilk dokunmatik ekran panelini de ürettiler.

Grafen Kulaklıklar

Sadece tek bir grafen katmanı, bir çift Sennheiser'a eşdeğer çıkış gücüne sahip kulaklıklar üretebilir. Grafen kulaklıklar aynı zamanda sadece üst düzey bir ses öğesinden bekleyeceğiniz tüm işlevselliği sunacağı beklenmektedir.

İşitme cihazı üreticileri için daha uzun süre dayanan (sadece bir kez şarj edilerek) daha sessiz cihazlara odaklanıyorlar ve ayrıca uzamsal ses için tasarlanmış grafen tabanlı kulaklıklar geliştirmek için sanal gerçeklik kulaklık şirketleriyle işbirliği yaptılar.

Süper Hızlı Şarj Olan Piller

Günümüzde şarj edilebilir piller zamanla güç kaybetmeye başlıyor. Ancak Avustralya'daki araştırmacılar, herhangi bir çıkış kaybı olmadan sürekli kullanılabilen ve saniyeler içinde şarj olabilen grafen dönüştürücülü piller geliştirdi. Teknoloji öncüsü Samsung'un, %45 artırılmış kapasiteyle 30 dakikanın altında tamamen şarj olabilen grafen pillere sahip yeni akıllı telefon modellerini piyasaya sürmesi bekleniyor. Grafen batarya hafif, sağlam ve büyük kapasiteli enerji depolama için ideal olabileceği gibi daha kısa yükleme süreleri de sağlayabilir. İletkenlik elde etmek için yüzeye püskürtülen ve elektrotlara uygulanan enerji miktarıyla ters orantılı olan pil ömrünü artıracak ve grafen, geleneksel pillerde kullanılan karbon miktarlarına ihtiyaç duymadan iletkenlik sağlayacaktır.

Grafen ile Hiç Pil Yok

Grafenden oluşan süper kondansatörler, pillerin kullanılmaz hale gelmesini sağlayabilecektir. Bu da geleceğin pilsiz olacağı ve dolayısıyla cihazlarınızı kapanmadan önce şarj etme zahmetine girmeyeceğiniz anlamına da gelmektedir. Günümüzün vazgeçilmezlerinden olan pillerin kullanılmadığı bir dünyayı hayal etmek grafenle mümkün olabilir.

Grafenin Esnekliği ile Etkinleştirilen Giyilebilir Teknolojiler

Grafen sayesinde bileğinizde taşıyabileceğiniz bir akıllı telefon ya da gazete gibi katlayabileceğiniz bir dizüstü bilgisayar bile görebilirsiniz. Giyilebilir teknolojiler ile grafenin mekanik özellikleri ve iletkenliği benzersiz bir uyum sağlayabilmektedir.  

Daha Taze Gıda ve Hava için Grafen 

Grafen polimerlerin gıda ve ilaç paketlerine yerleştirilmesi, su ve oksijen değişimini daha uzun süre durdurarak gıda ve tüketim mallarının daha taze kalmasını sağlayacaktır.

Her Zamankinden Daha İyi Tenis Oynamak için Grafenle Güçlendirilmiş Raketler

Grafenin oyunlara daha fazla hız ve güç kazandıracağı gün geçtikçe gözlemlenebilir bir hale gelmiştir. Optik mikroskopi ve Raman spektroskopisinin uygulanması, grafen bazlı bir tenis raketinin mikro yapısını tanımlamak için etkili bir yoldur. Epoksi çerçeve içindeki yüksek mukavemetli karbon fiberler raketin ana yapısal unsurudur. Reçine bakımından zengin bölgeler, raket kafasının şafta tutturulduğu alanda bulunur. Raketin zayıflık potansiyeli grafit nano-plateletler şeklindeki grafen ile güçlendirilmiştir. Geliştirilen grafen raketler şimdiden Novak Djokovic gibi tenis yıldızları tarafından kullanılmaya başlanmıştır.

Hastalığın Erken Tespiti için Grafenden Yapılmış Tıbbi Sensörler

Grafenin avantajlarından biri de çok az miktarda maddeyi, hatta büyük bir hacimdeki tek bir molekülü bile tespit edebilmesidir. Grafen oksit ile bu özellikleri geliştirdikten sonra, birkaç medikal şirket sensörlerini satmaya başlamıştır. Örneğin Biolin Scientific (İsveç merkezli) farklı maddelerin tespit edilmesini sağlayan Q-Sense GO sensörüne sahiptir: tıbbi teşhisin yanı sıra çevre veya güvenlik çalışmaları için de kullanılmaktadır.

Grafen Sabit Sürücüler

Bu tür sabit diskler çiplerini bakır ve grafenden oluşan bir dış tabaka ile kaplanmış olarak taşırlar. Bu tabaka SSD kartı üzerindeki hassas çipler için bir ısı emici görevi görmektedir. Grafenin ısı iletkenliği sayesinde, pasif veya aktif olarak (bir fan ile) neredeyse hiç alana (bir tabaka) ihtiyaç duymadan daha fazla ısı yaymalarını sağlar. İşin püf noktası, bakır ve grafen katmanlarını nasıl birleştirdikleridir. Grafen sabit sürücülerin hayatımızı kolaylaştıracağı söylenebilir.

İletken Mürekkep

Grafenin günlük hayatımızdaki en çarpıcı uygulamalarından biri iletken mürekkep ve diğer kaplamalardır. Grafenin özellikleri sayesinde bu mürekkepler sihirli bir malzeme tabakasının özelliklerini sunuyor. Bunun endüstri için ultra düz elektronik devrelerin gerçekleştirilmesiyle ilgili çok sayıda uygulaması vardır.

Güvenlik için Grafen Etiketler

Grafenin ilk pratik ve gerçek uygulaması güvenlik etiketlerinde olmuştur. Birçok mağaza tarafından kullanılan devasa sensörler yerine, Grafen temelli akıllı etiketler geliştirilmiştir. Bunlar normaldir ancak grafen sayesinde baskılı bir devreye sahiptirler. Zarar görmeden buruşturulabilir ya da katlanabilirler ve maliyetleri etiket başına sent gibi çok düşük seviyelerdedir. Düşük maliyet ve verimli uygulamalar sayesinde grafen bu alanda da önemli faydalar sağlayacaktır.

Dahası için Grafenin 60 Kullanım Alanı yazımızı keşfedin.

Sonuç

Grafen, kendine has özellikleri nedeniyle hiç şüphesiz kümülatif gelişmeleri beraberinde getirmektedir. Hayatımızı kolaylaştıran geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir. Yukarıda da belirtildiği gibi, grafen ve grafen türevi malzemelerin günlük hayatımızda güvenlik etiketlerinde, kulaklıklarda, raketlerde, akıllı telefonlarda, pillerde olmak üzere daha birçok alanda kullanılacağı söylenebilir.

Nanoteknoloji ve grafen hakkında son yazılarımız ve araştırmalarımız için Blografi'yi ziyaret edin.