Ana sayfa 137. Sayı CO2 sensörü olarak yeni bir kompozit materyal

CO2 sensörü olarak yeni bir kompozit materyal

287
PAYLAŞ

Çeviren: Cansu Utku

Ortamdaki karbondioksit yoğunluğuna göre iletkenliği değişen bir cihaz keşfedildi. Araştırmacılar bu cihazı, minyatür ve basit bir yapısı olan sensör olarak kullanmak amacıyla geliştirdiler.

ETH Zurich ve Potsdam’daki Kolloid ve Arayüzler Max Planck Enstitüsü’nden malzeme bilimi araştırmacıları, karbondioksit oranını ölçen yeni tip bir sensör geliştirdi. Bu yeni tipin diğer sensörlerden farkı, çok daha küçük ve daha basit bir yapıda olması; ayrıca bu sensörün diğerlerinden çok farklı bir çalışma biçimi var ve çok daha az enerji gerektiriyor. Bu yeni sensör karbondioksit molekülleriyle etkileşerek ortamdaki karbondioksit yoğunluğuna göre iletkenliğini değiştiren bir kompozit materyale sahip. ETH araştırmacıları, elektriksel direnç ölçümü sayesinde karbondioksit konsantrasyonunu belirleyen bir sensör çipi oluşturdular. Bu kompozit materyal zincir türü bir polimer ve akışkan aynı zamanda oda sıcaklığında iletken olan, iyonik likit olarak adlandırılan bir çeşit tuzdan oluşuyor. Fakat [poli(iyoniklikit)ler] (PIL) şeklinde isimlendirilen polimerler aslında katı olarak bulunuyor, dolayısıyla isimlendirme bizi yanlış yönlendirebilir.

Dünya çapında araştırmacılar PIL’i farklı kullanım amaçlarıyla inceliyorlar. Bulunan farklı uygulama alanlarından bazıları batarya ve karbondioksit deposu. Çünkü PIL’in karbondioksit absorbe eden bir çalışma yapısının olduğunu biliyoruz. “Düşündük ki biz bu gelişmeden faydalanarak havadaki karbondioksit yoğunluğu hakkında bilgi sağlayacak yeni çeşit bir gaz sensörü geliştirebiliriz” diyor Çok Fonksiyonlu Malzemeler Laboratuvarı’nda çalışan doktara öğrencisi Christoph Willa. Willa ve laboratuvardaki takım lideri Dorota Koziej, polimerleri, karbondioksitle etkileşime girdiği bilinen belirli inorganik nanopartiküllerle birleştirerek başarıya ulaştılar. Deneyler sonucunda araştırmacılar, istenen bileşen maddeyi elde ettiler. “Ayrı ayrı ne polimerler ne de nano partiküller elektriği iletir, fakat biz ikisini belli oranda birleştirdiğimizde iletkenlik hızla arttı” diyor Willa.

Biliminsanlarını şaşırtan sadece bu değil. Kompozit materyalin iletkenliğinin oda sıcaklığında karbondioksite bağlı olduğu bilgisi de onları şaşırttı. “Bu zamana kadar kimyasal tepkimele dirençli materyaller, bu özellikleri birkaç yüz santigrat derecede gösterdiler” diye açıklıyor Koziej. Dolayısıyla, bu materyalden yapılmış mevcut sensörler yüksek çalışma sıcaklıklarına ısıtılmak zorunda. Yeni kompozit materyal bu uygulayı önemli ölçüde kolaylaştırıyor. Aslında iletkenlikte, karbondioksite bağlı değişiminin nasıl oluştuğu net olarak açıklanabilmiş değil. Buna rağmen, araştırmacılar karbondioksit varlığında uyarılan kimyasal değişikliğin belirtilerini gözlemlemiş ve en önemlisi bu değişim nanopartikül ve polimer arayüzünde nanometre ölçekli gerçekleşmiştir. “Karbondioksitin materyaldeki yüklü parçacıkların hareketini etkilediğini düşünüyoruz” diyor Koziej.

Bu yeni sensörün yardımıyla, biliminsanları karbondioksit yoğunluğunu geniş bir yelpazede ölçebilmekte, yeryüzü atmosferindeki 0, 04 yüzde hacimden 0, 25 yüzde hacime kadar. Karbondioksit algılayan diğer aletler optik sinyali ölçer ve karbondioksitin kızılötesi ışığı emmesinden faydalanır. Bununla kıyaslandığında, araştırmacılar yeni bulunan aletin çok daha küçük ve taşınabilir olmasıyla daha az enerji gerektirdiğini savunuyorlar. “Scuba dalgıçlarının ve aşırı yükseklere çıkılan dağcıların soluduğu havayı ölçen taşınabilir aletler ya da tıbbi uygulamalar artık mümkün” Koziej’e göre.