Yüksek sıcaklıktaki alevler oldukça çeşitli malzemeler oluşturmak için kullanılır; sadece bir yangını başlattığınızda, alevin işlemeye çalıştığınız malzemeyle iyi mi etkileşime gireceğini denetlemek zor olabilir. Araştırmacılar artık alevin ısısının malzemeyle iyi mi etkileşime girdiğini denetlemek için molekül inceliğinde bir koruyucu katman kullanan, yangını ehlileştiren ve kullananların işlenmiş malzemenin özelliklerine ince ayar yapmalarına olanak tanıyan bir teknik geliştirdiler.
Çalışmayla ilgili bir yazının yazarı ve North Carolina Eyalet Üniversitesi’nde araç-gereç bilimi ve mühendisliği profesörü olan Martin Thuo, “Ateş kıymetli bir mühendislik aracıdır; sonuçta yüksek fırın yalnızca yoğun bir yangındır” diyor. “Sadece, bir yangını başlattığınızda, çoğu zaman onun iyi mi davranacağı üstünde oldukça azca kontrole haiz olmuş olursunuz.
“Ters termal bozulma (ITD) adını verdiğimiz tekniğimiz, hedeflenen araç-gereç üstünde nano ölçekli ince bir film kullanıyor. İnce film, yangının ısısına tepki olarak değişiyor ve malzemeye erişebilecek oksijen miktarını düzenliyor. Bu, bu da malzemenin ısınma hızını denetim edebileceğimiz anlamına geliyor ve bu da araç-gereç içinde meydana gelen kimyasal reaksiyonları etkiliyor. Temel olarak, yangının malzemeyi iyi mi ve nerede değiştireceğini ince ayar yapabiliyoruz.”
ITD’nin işleyişi şu şekildedir. Selüloz lifi şeklinde hedef malzemenizle başlarsınız. Bu lif sonrasında nanometre genişliğinde bir molekül tabakasıyla kaplanır. Kaplanmış elyaflar sonrasında yoğun bir aleve maruz bırakılır. Moleküllerin dış yüzeyi kolayca yanarak yakın çevredeki sıcaklığı yükseltir. Sadece moleküler kaplamanın iç yüzeyi kimyasal olarak değişerek selüloz liflerinin çevresinde daha da ince bir cam tabakası oluşturur. Bu cam, elyaflara erişebilecek oksijen miktarını sınırlayarak selülozun alev almasını önler. Bunun yerine lifler için için yanıyor; içten dışa doğru yavaşça yanıyor.
Thuo, “ITD’nin koruyucu katmanı olmadan, selüloz liflerine alev uygulanması yalnızca külle neticelenecektir” diyor. “ITD’nin koruyucu katmanıyla beraber karbon tüpler elde edersiniz.
“Hedef malzemeye ulaşan oksijen miktarını ayarlamak için koruyucu tabakayı tasarlayabiliriz. Ve hedef malzemeyi arzu edilen özellikleri üretecek şekilde tasarlayabiliriz.”
Araştırmacılar, mikro ölçekli karbon tüpler üretmek için selüloz lifleriyle kavram kanıtı gösterileri gerçekleştirdiler.
Araştırmacılar, başlangıçta selüloz liflerinin boyutunu denetim ederek karbon tüp duvarlarının kalınlığını denetim edebildiler; liflere çeşitli tuzlar katarak (yanma hızını daha da denetim eder); ve koruyucu tabakadan geçen oksijen miktarını değiştirerek.
Thuo, “Halihazırda hafızamızda olan ve gelecekteki çalışmalarda ele alacağımız birkaç uygulama var” diyor. “Ek olarak, hem endüstriyel uygulamalar hem de çevresel iyileştirme açısından yararlı olabilecek, petrol-su ayrımı için tasarlanmış karbon tüpleri geliştirmek şeklinde çeşitli ergonomik kullanımları araştırmak için hususi sektörle çalışmaya da açığız.”
“Termal Şekilde Dönüşen Yüzey Katkı Maddeleri Yöntemiyle Uzamsal Olarak Yönlendirilmiş Piroliz” başlıklı yazı dergide gösterildi Angewandte Chemie. Ortak yazarlar Dhanush Jamadgni ve Alana Pauls, Ph.D.’dir. NC Eyaletindeki öğrenciler; NC State’te doktora sonrası araştırmacılar olan Julia Chang ve Andrew Martin; Iowa Eyalet Üniversitesi’nden Chuanshen Du, Paul Gregory, Rick Dorn ve Aaron Rossini; ve British Columbia Üniversitesi’nden E. Johan Foster.
Source: www.sciencedaily.com