Enerji Verimliliği Ve Yeni Nesil Yüksek Performanslı Isı Yalıtım Malzemesi Silika Aerojel

Enerji verimliliği, yaşam standartlarını ve kullanılan enerjinin kalitesinin düşüşüne yol açmadan enerji tüketiminin azaltılması, aynı üretimin daha az enerji tüketerek gerçekleştirilmesidir. Ülkemizin enerji tüketiminin giderek artmasıyla enerji verimliliği ve enerji tasarrufu ile ilgili bilimsel çalışmalara önem verilmiştir. Arsa maliyetleri ve kullanım alanları göz önüne alındığında yaşadığımız ekonomik koşullar yapı elemanları için, hem mümkün olduğu kadar az yer kaplayan, hem de ısı kayıp ve kazançlarının az olduğu yapı tasarımlarını ve yalıtım malzemelerinin geliştirilmesini zorunlu kılmaktadır. Yapı elemanlarının kalınlığını fazla arttırmadan, binalarda ısıtma amaçlı enerji tüketiminin azaltılmasının hedeflendiği bu dönemlerde ısı yalıtım malzemeleri ihtiyaca cevap veren bir çözüm olarak geliştirilmiştir. Yeni nesil yüksek performanslı ısı yalıtım malzemeleri, hem hafif olmaları hem de ısı geçişine karşı gösterdikleri yüksek direnç nedeniyle günümüz yapılarının vazgeçilmez bir parçası haline gelmiştir.

Binalarda ısı yalıtımı yapılması binayı kış aylarında sıcak, yaz aylarında ise soğuk tutmaktadır. Kış mevsiminde ısı kayıplarının, yaz mevsiminde ise ısı kazançlarının azaltılması ile elde edilecek yakıt tasarrufu, beraberinde atmosfere atılan sera gazlarında da kayda değer bir düşüş sağlayacaktır. Yüksek performanslı ısı yalıtım malzemeleri kullanılarak daha az fosil yakıt kullanımı sağlanabilmektedir. Isı yalıtımı uygulamaları konfor koşullarının oluşturulmasında kullanılan enerji miktarının azalmasını sağlamakta, küresel ısınma ve hava kirliliğinin artmasını önlemektedir. Bu anlamda yenilikçi yalıtım malzemesi olan silika aerojel yalıtım malzemeleri kullanılmaktadır. Silika aerojel ısı yalıtım malzemesi yangına ve mekanik etkilere karşı dayanıklı, ekonomik, kullanılabilirliği yüksek ve sağlığı tehdit etmeyecek özelliklere sahip olmaktadır. Ayrıca yüksek gözeneklilik (%80-99) ve düşük yoğunluk (0,003 g/cm3) gibi özelliklere de sahiptir.

Son yıllarda yapılan çalışmalar mikro gözenekli, ısıl prosesten geçirilmiş olan silika (fumed silica) ve silika aerojel (silica aerogel) ürünler üzerinde yoğunlaşmıştır. Mikro gözenekli yapıdaki silika esaslı yalıtım malzemeleri, ısıl proses veya ıslak kimyasal proses ile imal edilerek, ısıl prosesten geçirilmiş silika (fumed silica) ve silika aerojel (silica aerogel) adını almaktadırlar[1].

Silika aerogel sol-jel yöntemiyle üretilmektedir. Sol-jel yöntemi inorganik malzemeler hazırlamak için çok uygun bir yöntemdir. Bu tekniğin temel avantajı tüm prosesin ortam koşullarda yürütülmesidir. Sol jel terimi sıvı içerisinde dağılmış nanoboyutlu katı partiküllerin (sol) aglomerasyonu sonrasında sıvı içerisinde üç boyutlu ve sürekli bir ağ yapısı oluşturması (jel) prosesini tanımlamaktadır. Katı hal proseslerinin aksine sol-jel prosesi, son ürüne ön başlatıcı türlerinin dönüşümü sırasında reaksiyon yolunda moleküler seviyede kontrol imkanı sunmaktadır. Böylece sol-jel prosesi, çok yüksek saflık ve homojenlikte, uniform kristal morfolojisinde ve iyi tanımlanmış nanopartiküllerin sentezine olanak sağlamaktadır [2].

Genel anlamda, sol-jel işlemi etanol gibi uygun bir çözücü içerisinde, katalizörlü ya da katalizörsüz ortamda, tetra n- butil titanat gibi bir metal-organik ön başlatıcının hidroliz ve kondenzasyonunu içerir. Jelleşme, tüm çözelti hacmini kapsayan bir ağ oluşturmak için büyüyen polimer ağlarının bir araya gelmesiyle meydana gelmektedir [3].

[1]https://www.guneyyapiizolasyon.com.tr/sayfalar.3708.isi-yalitimi-enerji-tuketimini-azaltir.html
[2]www.yarbis1.yildiz.edu.tr
[3]Toygun, Ş., Köneçoğlu, G., Kalpaklı, Y., 2013, ‘General principles of sol-gel’, Journal of Engineering and Natural Sciences,31, 456-476

.