YEŞİL VE SÜRDÜRÜLEBİLİR GRAFEN TEKNOLOJİSİ

Nano ve mikro boyuttaki grafen esaslı malzemeler karbonun inovatif formu olarak bir çok endüstriyel sektörde yenilikçi ürünlerin tasarımı ve geliştirilmesi için hammadde potansiyeli taşırlar. Grafen ve grafen esaslı malzemelerin teknolojik önemi, özellikle 2010 yılında araştırmacılara iki boyutlu grafen malzemesine ilişkin çığır açan deneylerinden dolayı verilen Fizik dalındaki Nobel ödülü sonrasında dünya çapında dikkat çekmiş ve bu konuda yapılan çalışmalar büyük bir ivme kazanmıştır. Grafen esaslı malzemelerin üretimine yönelen bu büyük ilginin beraberinde günümüzde küresel düzeyde artış göstermiş olan çevre dostu ve sürdürülebilir süreçlere olan ihtiyacın farkındalığının da katkısı ile, grafen esaslı malzemelerin üretimi için de yeşil yöntemlerin geliştirilmesinin önemi de ortaya çıkmıştır.

Grafen, sp² hibridize sigma (σ) bağları ve düzlem dışı pi (π) bağlarıyla birbirine bağlanan tek katmanlı karbon atomlarından oluşan nanoyapılı bir malzemedir. Yapıdaki bu düzenlenme, grafeni en güçlü ve elektriksel olarak iletken malzemelerden biri haline getirmiştir. 125 GPa çekme mukavemeti ve 1,1 TPa elastik modül ile çelikten 100 kat daha güçlüdür. Grafen, bakırdan 10 kat daha fazla termal iletkenliğe (5 × 103 W/mK) sahiptir. Aynı zamanda benzersiz morfolojik, mekanik ve elektriksel özelliklere sahip olduğundan, enerji depolama cihazlarının üretiminden biyomedikal uygulamalara kadar bir çok sektör için hammadde potansiyeli taşıyan bir malzemedir. Optik geçirgenliği %97,7'dir ve 1,08 × 106 A/m²'ye kadar yüksek akım yoğunluğuna dayanabilir; bu özelliklere diğer malzemelerle ulaşılması çok zordur.

Yeşil yöntemler uygulanarak üretilmiş çok fonksiyonlu grafen esaslı malzemeler hafif, ekonomik, çevre dostu ve yüksek performanslı olmaları sebebiyle sürdürülebilir mühendislik uygulamalarında önem taşımaktadırlar. Firmamızda yürütülen ar-ge projeleri kapsamında bu malzemelerin üretimi için kimyasal yöntemlerin uygulanmasının yanı sıra sürdürülebilirlik esasına dayalı ve yeşil kimya prensiplerine uyumlu yeni prosesler geliştirilmektedir.  

Yeşil yöntemler ile üretilmiş grafen esaslı malzemeler, taşıdıkları olağanüstü özellikler ile ekosisteme duyarlılığın benzersiz bir kombinasyonuna sahiptirler. Teknolojik bir devrime öncülük edecek malzemeler arasında yeşil grafen ön plana çıkmaktadır. Üstün nitelikleri arasında önemli yüzey alanı, benzersiz elektrik iletkenliği ve doğal biyouyumluluğu yer alır. Sürdürülebilir olmalarının yanı sıra özellikle etkili sağlık hizmetleri çözümlerini yönlendirme potansiyelleri ile teknolojik gelişim açısından ön plana çıkarlar. Grafen, yüksek termal ve elektriksel iletkenlik, yüksek elastikiyet ve benzersiz optik özellikler gibi sıra dışı fiziksel özelliklere sahip olduğundan, bu da onu biyosensör ve ilaç dağıtımında çeşitli biyomedikal uygulamalar için uygun hale getirir. 

Grafen esaslı malzemeler, sağlık ve biyomedikal sektörlerinin yanı sıra elektronik, enerji, otomotiv, havacılık gibi pek çok sektörde uygulama alanları bulunan ve üstün termal, elektriksel ve mekanik özellikler gösteren ileri malzemelerdir. Bu üstün özelliklerin yenilikçi ürünlerin geliştirilmesinde büyük bir avantaj sağladığı literatürdeki akademik çalışmalar ile gösterilmiştir. Günümüzde grafen esaslı malzemelerin endüstriyel ürünlerde kullanımı tekstil, elektronik ve kozmetik sektörlerinde mevcuttur. 

Yenilikçi uygulamalar için önemli hammaddeler olan nano ve mikro boyutta grafen ve türevlerinin üretimi için yeşil ve sürdürülebilir yeni yöntemler geliştirilmesi, grafen esaslı malzeme üretiminin daha çevre dostu ve ölçeklenebilir olmasını sağlayacaktır. Özellikle ilaç ve medikal sektörlerinde üretilecek yenilikçi ürünlere hammadde sağlamak amacıyla biyouyumluluğu yüksek ve fonksiyonel grafen türevlerinin üretilmesi ve üretim için yeşil proseslerin geliştirilmesi konusunda patentli teknolojiler ile faaliyet göstermekteyiz. 

Prof. Dr. Elif ÇALIŞKAN SALİHİ 

ECS Grafen Arge Mühendislik ve Danışmanlık