Malzeme biliminde ‘’mükemmel malzeme’’ arayışı bir önceki malzemenin üstüne koyarak devam etmekte. Son yıllarda başta devletler olmak üzere onları takiben büyük ve küçük çaplı şirketler karbon nötr konusu üzerine ağırlık vermiş durumda. Küresel sıcaklık artışı ve yaşanan iklim değişiklikleri insanları tavır alma konusunda uyarmakta ve bu konu üzerinde çalışmalar yapılmakta. Northwestern Üniversitesi araştırmacıları nano parçacıkları çimento içerisinde kullanarak işlevsel bir çimento yapmak için kolları sıvadılar.
Çimento geçmişten günümüze en çok kullanılan malzemelerin başında geliyor. Çimento endüstrisinin sera gazı kaynaklı emisyonları %8 civarlarına ulaşmış ve karbon nötrden hızlıca uzaklaşmak durumunda. Çevre mühendisi Ange-Therese Akono ‘’nano malzemelerin çimento kompozitinin karbon ayak izini azalttığını’’ söylemekte. Ange-Therese Akono’nun ilk amacı çimentonun nasıl kırıldığını ve kırılma tepkisini fark edebilmek için yeni bir çimento üretimi tasarlamaktı. Akono bunu, çizik testi adı verilen yenilikçi bir yöntem kullanarak, malzemenin özelliklerine ilişkin tahminleri çok kısa sürede verimli bir şekilde oluşturdu. Akono çalışmanın, daha az malzeme gerektirdiğini ve yenilerinin keşfedilmesini hızlandırdığını söyledi. Akono ”Bu yöntem mikroskobik çimento parçalarının yüzeyine artan dikey kuvvetle konik bir sonda uygulayarak kırılma tepkisini test eder ve bu yöntem ile malzemelerin nasıl davrandığını, nasıl çatladıklarını anlayabilir ve nihayetinde kırılmaya karşı dirençlerini tahmin edebiliriz” dedi.
Bunun yanında Birleşmiş Milletler’in son raporu 2050 yılına kadar dünya nüfusunun üçte ikisinin şehirlerde yoğunlaşacağını tahmin ediyor. Bu kentleşme göz önüne alındığında çimento kullanımının doğal olarak artacağı tahmin ediliyor. Amaç ise daha yüksek performanslı ve daha hafif, yeşil beton üretimi. Bu üretim ile karbon ayak izinin azaltılması hedeflenmekte. Nano malzeme olarak grafen nanoplateletlerin, sıradan çimentonun mukavemetini arttırıp kırılmaya karşı daha dirençli bir yapı oluşturduğu görüldü. Küçük bir miktar nano malzemenin dahil edilmesinin, sırasıyla %76 ve %78’lik azalmalar ile birlikte, gözenek yapısı ve su penetrasyon direnci dahil su taşıma özelliklerini iyileştirdiği yapılan çalışma içerisinde gösterildi.
Akono çizik testinin 10, 20 ve hatta 40 yıl sonra bile karbon nano malzeme kullanılarak üretilmiş bir binanın direncinin kolaylıkla ölçülebileceğini ve bunun bina yapısını anlayabilmek adına önemli olduğunu vurguluyor.
KAYNAKÇA:
1- Ange-Therese Akono. Fracture toughness of one- and two-dimensional nanoreinforced cement via scratch testing. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 2021; 379 (2203): 20200288 DOI: 10.1098/rsta.2020.0288
Yorumlar