Malzeme Bilimi Geleceği Nasıl Şekillendiriyor?
Araştırmacılar, malzeme bilimi disiplininin devam eden gelişimine katkıda bulunan, dünyayı dönüştürme potansiyeline sahip yeni ve yeni malzemeler arıyorlar. Malzeme bilimi alanı, bazıları günlük yaşamımızı önemli ölçüde geliştirme potansiyeline sahip çok çeşitli uygulamalar sunar. Bu uygulamalardan bazıları enerji depolama, inşaat, ulaşım ve elektronik içerir.
Enerjinin depolanması söz konusu olduğunda, bilim adamları pillerde, süper kapasitörlerde ve yakıt hücrelerinde kullanılmak üzere yeni türde malzemeler icat etmek için çok çalışıyorlar. Örneğin, geleneksel lityum iyon pillerden daha yüksek enerji yoğunluğuna sahip olan lityum kükürt pillerin, şu anda elektrikli araçlarda lityum iyon pillerin potansiyel bir ikamesi olarak araştırılmaktadır. Lityum-iyon piller şu anda elektrikli araçlarda kullanılan en yaygın pil türüdür. Ayrıca bilim adamları, MOF’ler olarak da bilinen metal-organik çerçevelerin süper kapasitörler için bir malzeme olarak kullanılma olasılığını araştırıyorlar. Başarılı olursa, bu hem daha etkili hem de daha dayanıklı enerji depolama cihazlarıyla sonuçlanabilir.
İnşaat alanında çalışan araştırmacılar, yalnızca sağlam ve uzun ömürlü değil, aynı zamanda çevre dostu ve enerji kullanımı açısından verimli olan yenilikçi malzemeler icat ediyor. Beton ve çelik gibi geleneksel yapı malzemeleri, yenilenebilir kaynaklardan yapılan ve geleneksel yapı malzemelerinden daha düşük karbon ayak izine sahip olan çapraz lamine ahşap (CLT) gibi sürdürülebilir yapı malzemelerinden daha büyük bir karbon ayak izine sahiptir. Sürdürülebilir yapı malzemelerine bir örnek, çapraz lamine ahşap (CLT) kullanımıdır. Buna ek olarak, araştırmacılar, iyi yalıtım özelliklerine sahip olan ve binalar tarafından kullanılan enerji miktarını düşürmeye yardımcı olabilecek aerojel gibi yeni yalıtım malzemeleri oluşturmak için çalışıyorlar.
Hafif ama sağlam olan yeni malzemeler artık ulaşım endüstrisindeki araştırmacılar tarafından geliştiriliyor. Bu yeni malzemeler, yakıt ekonomisini artırmaya ve kirliliği azaltmaya yardımcı olma potansiyeline sahiptir. Örneğin, bir polimer matris içine gömülmüş karbon fiberlerden oluşan karbon fiber kompozitlerden oluşturulan araç ve uçak yapıları, dayanıklılıklarını korurken düşük ağırlıklarıyla bilinir. Ayrıca uzmanlar, her ikisi de arabaların toplam ağırlığının azaltılmasına katkıda bulunabilecek olan magnezyum ve alüminyum gibi hafif metallerin kullanılma olasılığını araştırıyorlar.
Elektronik alanındaki araştırmacılar tarafından yarı iletkenlerin, ekranların ve diğer elektronik cihazların imalatında kullanılmak üzere yeni maddeler geliştirilmektedir. Olağanüstü elektriksel ve termal iletkenlik özelliklerine sahip grafen ve diğer iki boyutlu malzemelerin kullanılması, günümüzde yürütülmekte olan en umut verici çalışma alanlarından biridir. Bu malzemeler, enerji ile daha hızlı, daha küçük ve daha verimli cihazların oluşturulmasına izin vererek elektronik endüstrisini tamamen dönüştürme potansiyeline sahiptir.
Genel olarak, malzeme bilimindeki araştırmalar, sürdürülebilir, çevre dostu ve çeşitli farklı sektörlerde enerji verimliliğini artırma ve emisyonları azaltma kapasitesine sahip yeni malzemelerin geliştirilmesi yoluyla dünyayı etkileme potansiyeline sahiptir. Malzeme bilimi alanında sağlanan önemli kazanımlar sonucunda çok yakın gelecekte çığır açıcı yeni keşiflerin yapılmaya devam edileceği öngörülmektedir.
