Cem Oran
2024 yılında malzeme bilimi alanında kaydedilen önemli gelişmeler, yeni enerji teknolojileri, biyomalzemeler, çevresel sürdürülebilirlik ve endüstriyel verimlilik açısından umut verici yenilikler sundu. İşte bu yıl öne çıkan bazı yenilikler:
Çinko tabanlı şarj edilebilir piller
Case Western Reserve Üniversitesi’nde yapılan araştırmalar, lityum-iyon pillere alternatif olarak daha güvenli ve sürdürülebilir çinko-kükürt pillerin geliştirilmesinde önemli ilerlemeler kaydetti. Araştırmacılar, çinko-kükürt pillere propilen glikol metil eter ve çinko-iyodür gibi katkı maddeleri ekleyerek enerji kapasitesini %20 artırdı, iletkenliği ve kararlılığı iyileştirdi. Daha bol bulunan ve ucuz malzemeler kullanarak oluşturulan bu piller hem daha çevre dostu hem de daha güvenli bir alternatif olarak öne çıkabilir. Ayrıca daha küçük ve uzun ömürlü pil tasarımları mümkün hale geldi.1
Vücut ısısıyla çalışan giyilebilir cihazlar
Queensland Teknoloji Üniversitesi’nden araştırmacılar, vücut ısısını kullanarak enerji üreten ultra ince ve esnek termoelektrik bir film geliştirdi. Bizmut-tellürür tabanlı bu malzemeler, termoelektrik özelliklerinden dolayı üzerinde uzun zamandır çalışılıyordu, ancak malzemenin sertliği ve üretiminin zor ve maliyetli olması günlük hayatta kullanımını zorlaştırıyordu. Bu çalışmada ekip, hem malzemenin esnekliğini artıran hem de üretim maaliyetlerini düşüren yeni bir üretim yöntemini duyurdu. Ekip, minik kristaller veya “nano bağlayıcılar” kullanarak kararlı bizmut tellür tabakaları oluşturdu ve bunlardan esnek termoelektrik filmler üretmeyi başardı. Önceki çalışmalara göre daha düşük maliyetli ve efektif bir şekilde üretilen bu malzemeler, giyilebilir cihazların pil ihtiyacını ortadan kaldırarak sürdürülebilir bir enerji kaynağı olma potansiyeline sahip. Ayrıca, elektronik çiplerin soğutulmasında kullanılarak akıllı telefon ve bilgisayarların daha verimli çalışmasına katkı sağlayabilir.2
Perovskit güneş hücrelerinde yeni rekor
Güneş hücrelerinin verimliliğini artırarak fosil enerji kaynaklarından bağımsız hale gelmek, alternatif enerji araştırmacılarının başlıca hedeflerinden biridir. Potsdam Üniversitesi’nden araştırmacılar, ikisi de düşük karbon ayak izine sahip perovskit ve organik soğurucu malzemeleri birleştirerek rekor düzeyde verimlilik gösteren bir tandem güneş pili oluşturdu. Bu yeni kombinasyon şu an için %25,7’lik rekor bir verimlilik düzeyine sahip.3
Metal atıklarının yüksek değerli alaşımlara dönüştürülmesi
Pasifik Kuzeybatı Ulusal Laboratuvarı’ndaki (PNNL) araştırmacılar, metal hurdalarını doğrudan yüksek performanslı alaşımlara dönüştürebilen yeni bir katı faz üretim yöntemi geliştirdiler. “Katı faz alaşımlama” olarak adlandırılan bu süreç, alüminyum hurdalarını bakır, çinko ve magnezyum ile karıştırarak, yavaş ve yüksek enerji gerektiren eritme işlemlerine gerek kalmadan, dakikalar içinde yüksek mukavemetli alüminyum alaşımları üretiyor. Bu yöntem, geri dönüştürülmüş alüminyum ürünlerinin ömrünü uzatırken, üretim maliyetlerini ve çevresel etkileri azaltma potansiyeline sahip.4
Sürdürülebilir biyomalzemelerin hızlı bir şekilde geliştirilmesi
Finlandiya Teknik Araştırma Merkezi (VTT) liderliğindeki araştırmacılar, sentetik biyoloji ve yapay zekâyı birleştirerek yeni biyomalzemelerin geliştirilme süresini yıllardan dakikalara indiren bir yöntem geliştirdiler. Çalışmada büyük protein veri bankalarından uygun özelliklerde adayları tarayarak yapay zekâ yardımıyla bunlardan ihtiyaca dönük yeni biyomalzemeler üretilebildiği belirtiliyor. Bu yöntem, protein bazlı biyomalzemelerin hızlı ve özelleştirilmiş üretimini mümkün kılarak, fosil bazlı malzemelerin yerini alabilecek sürdürülebilir alternatifler sunuyor. Bu yaklaşımın, özellikle tıbbi enjeksiyon maddeleri ve akıllı malzemeler gibi yüksek talep gören uygulamalarda kullanılabilecek biyomalzemelerin geliştirilmesine katkı sağlaması bekleniyor.5
Süperiletkenlikte yeni ufuklar
Illinois Chicago Üniversitesi’nden araştırmacılar, kübik yapıdaki nadir toprak hidritlerin normal sıcaklık ve basınç koşullarında süperiletkenlik gösterebileceğini ortaya koydular. Hesaplamalı çalışmalar sonucunda keşfedilen bu yeni malzemeler, ekstrem olmayan sıcaklık koşullarında süperiletkenlik (kayıpsız elektrik iletimi) için umut vadediyor. Özellikle lutesyum, itriyum ve skandiyum gibi elementlerin hidrojen ve azotla kombinasyonları, -100°F (-73°C) üzerindeki sıcaklıklarda süperiletkenlik potansiyeli gösteriyor. Bu zamana kadarki çalışmaların büyük çoğunluğunda süperiletkenlik gösteren malzemelerin ancak ekstrem sıcaklık veya basınç koşullarında bu özelliğe sahip olduğu görülmüştü. Bu keşifler deneyler aracılığıyla doğrulanabilirse süperiletken araştırmalarında devrim niteliğinde sonuçlar doğurabilir.6
Diğer yandan, Yale Üniversitesi’nden fizikçiler, demir selenit ve kükürt karışımı kristallerde yeni bir süperiletken malzeme türüne dair güçlü bulgular elde ettiler. Bu malzemelerde, elektronların belirli bir yönde hareket etmeyi tercih ettiği “nematik faz” adı verilen bir durum gözlemlendi. Nemantik fazdayken belirli koşullarda elektron bir yönü tercih etmekle diğerini tercih etmek arasında dalgalanma yaşayabilir. “Nematik dalgalanma” ismi verilen bu durumun malzemelerin süperiletkenlik özelliği göstermesini sağlıyor olabileceği uzun yıllardır tartışılıyordu, ancak bu zamana kadar somut kanıtlar elde edilememişti. Bu çalışma, süperiletkenliğin doğasına dair yeni bilgiler sunması açısından önemli bir adım olabilir.7
KAYNAKLAR
1) https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241211124737.htm
2) https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241212145818.htm
3) https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241203154655.htm?utm_source=chatgpt.com
4) https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241212190248.htm
5) https://phys.org/news/2024-05-method-sustainable-biomaterials-years-minutes.html
6) https://www.sciencedaily.com/releases/2024/11/241105113846.htm
7) https://news.yale.edu/2024/11/13/basic-science-breakthrough-evidence-new-type-superconductor
