Nanomalzemeler:
1—Genel Bilgiler:
1--Nanoteknoloji ile ilgili çalışmalar çerçevesinde, Atomik seviyede görüntüleme, ölçme ve işleyebilme sayesinde istenilen özellikler verilerek malzemelerin geliştirilmesi de sağlanabilir.
1.1-- 1 nanometre boyutuna 2-3 atmom sığabilmekte olup,bir insan saç teli çapı yaklaşık 100.000 nm ölçeğindedir.
2--Bu işlemler sayesinde boyutları 1 ile 100 nm arasında değişen, gelişmiş özellikli malzemeler ortaya çıkartılabilir.
3--Bu malzemelerin kullanılmasıyla çok küçük boyutlarda mekanizmalar oluşturulabilir. Örneğin, çalışmalar sonucunda makro boyuttaki robotların mikroskobik benzerlerini yapmak ve bunlar aracılığı ile atom ve molekülleri amaca göre yönlendirmek mümkün olacaktır.
4--Özellikle bu boyutlarda üretilecek robotlar tıbbi işlemlerde kullanılabilecektir.
5--Gelecekte ,günümüz şartlarında çok zor, hatta imkansız olan cerrahi işlemler, ilaç tedavileri nanorobotlar sayesinde gerçekleştirilebilecektir.
2-- Nanoteknolojinin Başlıca Uygulama Alanları:
1-- Buckyball ve Nanotüpler: karbon atomlarının 60’lı gruplar halinde birbirlerine bağlanması ile oluşan “buckyball”lar (küresel molekül) kütlesine bir kaç kobalt veya nikel atomu eklendiğinde şekil değiştirerek, kimyasal olarak kararlı ve duvar kalınlığı bir nanometre boyutundaki “nanotüp” şekline dönüşür.
2--Oluşan bu yapı, çelikten 100 kat daha sağlamdır.
3--Nanotüpler, moleküler düzeyde ilaç hapsetmek ve taşımak amacıyla nanotank olarak da kullanılabilir. Nanorobotlar, nanotankları vücudun istenilen bölgelerine ulaştırana kadar iç yapılarında tutarlar.
4--Koltuk tipi nanotüp, zikzak yapan nanotüp ve her iki tür nanotüpten farklı yapıya sahip chiral tip nanotüp olmak üzere üç şekilde oluşum gösterirler.
5--Ayrıca mukavemet artışı amacı ile birden fazla sarım üst üste yapılarak çok duvarlı nanotüp yapılar da elde edilebilir.
6--Ağırlıklarının çok hafif olması, yüksek elastiklik modülüne sahip olması ve gözüken en dayanıklı fiber olması ihtimalleri karbon nanotüplerin en önemli özelliklerindendir.
7--Karbon nanotüplerle yapılan iletimde, polifenilen esaslı zincirlerden 10 ila 100 kat daha fazla akım iletimi sağlanmaktadır.
8--Günümüzde NASA, bakır kablolara göre en az 10 kez daha iyi elektrik ilettiği için, Rice Üniversitesi’ne karbon nanotüplerden oluşan bir enerji iletim kablosu yaptırmaktadır.
8.1--Bu iletim kablolarının üretimi için bir reaktöre nanotüp tohumları yerleştirilir ve karbon monoksit püskürtülerek, karbon nanotüplerin oluşması veya büyümesi sağlanır.
8.2--Uzayan bu tüpler daha sonra sarılarak kuantum kablo haline getirilir. NASA’nın karbon nanotüp kablolar üretimindeki amacı, uzay mekiklerini ağır bakır kablolardan arındırıp, kuantum kablolar ile hafif bir yapı sağlamaktır.
2—Nanoküreler:
1--Vücut içine ilaç göndermek için düzenlenen sistemlerde en büyük problemlerden biri, ilacın vücudun istenilen bölgesine ulaşamamasıdır. Nanoküreler içerisine hapsedilen ilaçları, klasik ilaç kullanım yöntemleriyle ulaşılamayacak bölgelere yollamayı nanoküreler vasıtası ile başarılmıştır.
2--İlaç içeren bu nanoküreler, gönderilmek istendikleri bölgeye bağlı olarak 20-100 nanometre boyutunda hazırlanmaktadır.
3--Bir küredeki ilaç miktarı, kürenin ağırlıkça %5’i olacak kadar küçük bir değerdedir. Enjeksiyon yoluyla çok sayıda küreyi vücuda yollamak mümkün olacağından, ilaç miktarı açısından bir problem yaşanmayacağı düşünülmektedir.
4--Gelecekte bu küreleri taşıma işlemini nanorobotlar üstlenecektir. Bu sayede kürelerin gerekli yere ulaşması daha kısa sürede ve garantili olacaktır.
3—Nanokristaller:
1--Metal nanokristaller, otomobil tamponlarına katılarak bu parçaların daha mukavim olmasını sağlayabileceği gibi, alüminyuma katılarak bu tür malzemelerin yorulma direncini de arttırabilir.
2--Metal nanokompozitler rulman üretiminde kullanılarak konvansiyonel benzerlerine göre daha uzun ömürlü ürünler oluşturabilirler.Sensör yapımında kullanılıp bilgisayar ve elektronik teknolojilerinde daha gelişmiş özellikler sağlayabilirler.
4—Nanopartiküller:
1--Nano boyutlarda hazırlanmış olan taneciklere nanopartiküller denir.
2--Nanoteknolojik boyalardan verniklere birçok alanda kullanımı mümkün olan bu yapılar, daha az miktarda malzeme kullanılması olanağı sağlayarak malzeme israfını önlerken, yüzeye ve birbirlerine daha iyi tutunma özelliği ile birlikte daha iyi yüzey kalitesi, dayanım, korozyon dayanımı gibi özelliklerin oldukça gelişmesi için önümüzü açmaktadır.
5-- Nanoteknoloji Dünyasından Diğer Uygulamalar:
5.1--Nano-içecek:
Fransa’da nanoteknoloji ile biyolojik araştırmalar yapan bir firmanın ürettiği doğal içerikli içecekler nano-yapılı olduklarından, doğal maddelerin hücreler tarafından emilimi daha kolay gerçekleşmektedir. Bu sayede vücuttaki yağ ve dolayısıyla selülitlerin atılmasını sağlanmaktadır.
5.2--Nano-boyalar:
1--Nanoteknoloji ile üretilen boya, vernik cinsi ürünlerin ultraviyole ışınlarına dayanıklı olduğun belirtilmektedir.
2--Ürünler yüzey morfolojisini ayarlayabilme, yanmayı geçiktirme, paslanmaya dayanıklı olma, kendi kendini temizleme ve antibakteriyel olma gibi özelliklere sahiptir.
3--Normal boyalar alev alırken nano ürünlerde sadece alevin temas ettiği nokta yanar ve yangının dağılması önlenir. Isının arka tarafa geçmesi de boya sayesinde engellenir.
5.3--Nano-çip:
Nanoteknoloji ile üretilen Millipede'in prototipi, üzerinde 1000 tane ısıtılmış uç bulunan çipten oluşmaktadır.Bu uçlar ısıyla, polimer film üzerine delikler oluşturarak bilgi depolayabilmektedir.
5.4--Nanoteknolojik ev gereçleri:
1--Çamaşır makineleri, buzdolapları, klimalar ve elektrikli süpürgelerde kullanılan Silver Nano Teknolojisi, çamaşırlarda, yiyeceklerde ve havada bakteri oluşumunu engellemektedir.
2--Bunu sağlayan, anti enfeksiyon özelliği uzun zamandan beri bilinen gümüş metalidir. Ancak mikropları öldürebilmesi için gümüş atomlarının yüklü halde bulunmaları gerekmektedir.
3--Bu durum, gümüş iyonlarının zeolit adı verilen bir çeşit toz halinde seramik içine yerleştirilmesi ile sağlanmaktadır.
5.5--Nanopartikül içerikli bakım ürünleri:
1--Nanopartiküller haline getirilmiş oluşması dolayısı ile cilt yüzeyine daha iyi tutunan güneş filtreleri etkisini uzun süre devam ettirmektedir.
2--Terlemeye, suya, kuma, kurulamaya karşı dirençli bir durum ortaya çıktığından normal ürünlere göre daha kalıcı bir etki göstermektedir.
5.6--Nano polimer kaplanmış gitar telleri:
1--Günümüzde geleneksel tel üretiminde sarım yapılacak tel kaplama işlemine tabi tutulur ve ardından sarım gerçekleştirilir.Bu durumda korozif etkiler, sarım arasında kalan kavitelere girerek aşındırma ve oksidasyonu tetikler.
2--Nanokaplama yönteminde ise sarımlı tel üzerine nano boyutta polimer tüpler yayındırılmaktadır. Bu ise her türlü dış etkinin yüzeye tutunamamasını ve korozyondan uzak dış yapı oluşmasını sağlamaktadır.
6--Sonuçlar:
1--Günümüzde kullanılan malzemelere göre en az 50 kat daha hafif malzemelerin üretilmesi çok kolay olacaktır.
2--Uzay çalışmalarından askeri çalışmalara kadar her alanda büyük gelişme sağlanacaktır.
3--Teknoloji ile ilgili hayallerimiz gerçekleştirilmek isteniyorsa mutlaka gerekli araştırmalar, hazırlıklar yapılmalı ve nanoteknoloji ile ilgili gelişmelere başlanmalıdır. Nanoteknolojinin uygulanmaması demek, hayallerimizin suya düşmesi ve gelişmelere seyirci kalınması demektir.
Kaynakça: Nanomalzemeler ve uygulamaları--Prof. Dr. Ayşegül AKDOĞAN, Arş. Gör. Bedri Onur KÜÇÜKYILDIRIM--Yıldız Teknik Üniversitesi, Makina Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü