Yanlışlıkla Pil ve Elektronik Devrelerinde Devrim Yaratabilecek Yeni Harika Bir Malzeme Keşfedildi

Yanlışlıkla Pil ve Elektronik Devrelerinde Devrim Yaratabilecek Yeni Harika Bir Malzeme Keşfedildi

En ünlü bilimsel keşiflerin bazıları kazayla oldu. Teflon ve mikrodalga fırından penisiline kadar, bir sorunu çözmeye çalışan bilim adamları bazen beklenmedik şeyler bulurlar. Bu, evrenin temel yapı taşlarından birinden yapılmış, ancak geniş bir teknoloji yelpazesinde devrim potansiyeli olan bir malzeme olan fosforlu nanorbonları bulma şeklimiz gibi.

Fosfor kristallerinin katmanlarını iki boyutlu tabakalara ayırmaya çalışıyorduk. Bunun yerine, tekniğimiz küçük, tagliatelle benzeri kurdeleler meydana getirdi. Tek bir atom kalınlığında ve sadece 100 ya da sadece bir  atom, ancak 100.000 atom uzunluğunda. Bulgularımızı duyurmadan önce üç yıl boyunca üretim sürecini geliştirdik.

İki boyutlu şeritler bir takım dikkat çekici özelliklere sahiptir. Genişlik uzunluk oranları, Golden Gate Köprüsü’nü kaplayan kablolara benzer. İnanılmaz derecede tek biçimli fakat manipüle edilebilir genişlikleri, elektriğin nasıl iletilip iletilmediği gibi özelliklerinin hassas bir şekilde ayarlanmasını sağlar. Ayrıca inanılmaz derecede esnektirler, yani mükemmel bir şekilde yerleştirdikleri tüm yüzeylerin konturlarını izleyebilirler ve hatta bükülebilirler.

Dönüşüm Potansiyeli

100’den fazla bilimsel makale, bu nanoribbonların dönüştürücü potansiyelini, bunların yaratılması mümkün olduğunda  bir dizi teknolojide öngördü- bazıları Doğadaki keşiflerimizin yayınlanmasından beş yıl öncesine dayanıyor.

Belki de bunlardan en önemlisi, batarya teknolojisi alanındadır. Fosforen nanoribbonların oluklu yapısı, pilleri besleyen yüklü iyonların yakın zamanda mümkün olandan 1000 kat daha hızlı hareket edebileceği anlamına gelir. Bu, yaklaşık% 50 kapasitedeki bir artışın yanı sıra şarj süresinde önemli bir düşüş anlamına gelir.

Bu tür performans kazanımları, elektrikli otomobil ve uçak endüstrilerine muazzam artışlar sağlayacak ve fosil yakıtlara olan bağımlılığı ortadan kaldırmak için yenilenebilir enerjiden daha iyi yararlanmamızı sağlayacak.

Ayrıca gelecekte pillerin lityum iyonları yerine sodyum iyonlarını kullanabileceği anlamına gelir. Bilinen lityum rezervleri pil talebinde öngörülen büyük artışları karşılayamayabilir ve metalin çıkarılması çevreye zarar verebilir. Sodyum, aksine, bol ve ucuz.

Elektronik alanı da nanorbobanlar için müteşekkir olabilir. Moore yasaları, bilgisayar işlem gücünün iki yılda bir ikiye katlandığını gözlemlemektedir, ancak bu oran malzemelerin fiziksel sınırlarına hızlı bir şekilde yaklaşıldığı için yavaşlama tehlikesi altındadır. Bizimki gibi “2D” malzemeleri kullanmak bu sınırları yeniden tanımlayarak daha küçük ve daha hızlı cihazlar yapmamıza izin verdi.

Şeritler bu alanda başka bir ana engeli çözebilir  Birkaç katmanlı kalınlıkta fosforen nanoribbon versiyonları, bağlantıların olağan mühendislik gereksinimlerini ortadan kaldırarak farklı yükseklik ve elektriksel özelliklere sahip şeritlere sorunsuz bir şekilde ayrılabilir. Bu sayede yüksek verimli güneş pilleri artık gerçeğe girmeye daha yakın olabilir.

Fosforen nanoribbonların esnekliği ve termoelektrik özellikleri, giyilebilir kumaşlara da gömülebilecekleri ve atık ısıyı yararlı elektriğe dönüştürmek için kullanılabilecekleri anlamına gelir. Örneğin, yakında yalnızca vücut ısısı ile çalışan, kalp ve kan şekeri seviyesi monitörleri olarak işlev gören termoelektrik tişörtleri görebiliriz.

Teknoloji, verimli ve düşük karbonlu bir yakıt olarak hidrojenin potansiyelini ortaya çıkarabilir. Gaz su içinde bol miktarda bulunur ve yalnızca ekstre edildiğinde yan ürün olarak oksijen üretir. Su molekülleri, fotokataliz adı verilen bir işlemle ayrılabilir, ancak yöntem, çok fazla ışığı emen ve enerji özellikleri suyla iyi bir şekilde eşleşen bir materyali gerektirir. Nanoribondların, tam olarak bu niteliklere sahip olmaları ve su ile teması en üst düzeye çıkaracak yüksek bir yüzey alanına sahip olması ve hidrojen üretim kandırmasını kırmak için umut verici bir aday olacağı tahmin edilmektedir.

Cesaret verici bir şekilde, fosforen nanoriboller, ticarileşme yolunda zaten büyük engelleri aşmıştır. Bizimki gibi ölçeklenebilir bir üretim yöntemi bulmak çoğu yeni malzemenin yıllar sürmesine neden olur ve bazıları asla gün ışığını görmez. Buna ek olarak, fosfor Dünya’nın kabuğunda nispeten bol ve kolayca çıkarılan bir malzemedir. Şeritlerimiz zaten sıvılarda oluştuğundan, mürekkep veya boyalar, sprey kaplama veya mürekkep püskürtmeli baskı gibi düşük maliyetli yöntemler kullanılarak kolayca işlenebilmesi için kolayca üretilebilir.

Bununla birlikte, bu şeritleri üretmek, yukarıdaki teknolojilerde devrim yaratacak ilk adımdır. Şimdi teorik öngörüleri test etmek ve şeritlerin özelliklerinin özel uygulamalar için ne ölçüde uyarlanabileceğini araştırmak için birçok araştırmanın yapılması gerekmektedir. Tıbkı 20 yıllık artı Teflon, lityum piller ve Velcro’nun yolculuklarının bize gösterdiği gibi, keşiften kullanıma giden yol uzun olabilir. Ancak toplum giderek artan bir şekilde fosil yakıtlardan uzaklaştığında, yakında bu yoldaki gelişmelerin iyiye doğru gideceğini umuyoruz.

İLGİNİZİ ÇEKEBİLECEK DİĞER MAKALELERİMİZ

• Bataryalar İçin Devrim Niteliğinde Gelişme: Bor
• Beyin Sinyallerini Sentezlenmiş Bir Konuşmaya Dönüştüren Bir Implant Geliştirildi
• Bilim adamları, Doğal Kar Yağışından Elektrik Üreten Bir Tür Cihaz Geliştirdiler.
• Lazer ile Etkileşime Giren Mıknatıs Akışkan Gibi Davranıyor

Kaynak: https://theconversation.com/we-accidentally-created-a-new-wonder-material-that-could-revolutionise-batteries-and-electronics-115347