Okyanus dalgalarından enerji üretmek için batmaz alüminyum tüpler yeni bir yol sunabilir

Araştırmacılar, hava kabarcıklarını güvenli biçimde içeride hapsederek alüminyum tüpleri batmaz hale getiren yeni bir yöntem geliştirdiklerini açıkladı. Çalışmaya göre bu tüpler, okyanus dalgalarının hareketinden enerji üretmek için kullanılabilecek yüzer platformların yapı taşı olabilir.

Çapı yaklaşık bir inçin beşte biri kadar olan dar alüminyum tüpler, tek başına küçük görünse de üst üste istiflendiklerinde daha büyük ve dayanıklı yapılar oluşturabiliyor. Rochester Üniversitesi’nde optik ve fizik profesörü olan ve çalışmayı yöneten Chunlei Guo, okyanusun hâlâ büyük ölçüde keşfedilmemiş bir enerji kaynağı olduğunu belirterek bu teknolojinin dalga enerjisi sistemlerinde kullanılabileceğini söyledi. Araştırma geçen ay Advanced Functional Materials dergisinde yayımlandı.

Delinse bile yüzüyor

Çalışmaya göre tüpler, şiddetli darbelere maruz kalsa ya da deliklerle ciddi şekilde hasar görse bile yüzmeye devam ediyor. Araştırma ekibi, yapıları hem tuzlu suda hem de yosunlu ortamlarda test etti ve kapsamlı çevresel dayanıklılık denemeleri gerçekleştirdi.

Almanya’daki Ruhr-Üniversitesi Bochum’da uygulamalı lazer teknolojisi profesörü Andreas Ostendorf, araştırmayı “gerçekten ilginç” olarak nitelendirerek, prensibin basit ama potansiyel olarak ölçeklenebilir olduğunu ifade etti. Ancak gerçek dünya koşullarında uygulanabilirliğin gösterilmesi için daha fazla test gerektiğini de vurguladı.

Süperhidrofobik yüzey sırrı

Alüminyum sudan 2,7 kat daha yoğun olduğu için normalde suya atıldığında batar. Gemiler ve boş içecek kutuları ise içlerindeki hava sayesinde yüzer; ancak dış kabuk delinirse su dolarak batmalarına neden olur.

Rochester’daki bilim insanları bu sorunu çözmek için tüplerin yüzeylerine mikroskobik çukurlar açtı. Suyun yüzey gerilimi sayesinde damlacıklar bu çukurlara giremiyor ve yüzeyden akıp gidiyor. Böylece yüzey kuru kalıyor ve tüpün içinde hava hapsoluyor. Bu özellik “süperhidrofobiklik” olarak adlandırılıyor.

Doğada benzer mekanizmalar bulunuyor. Dalgıç çan örümcekleri tüyleri sayesinde suyu iterek hava kabarcıklarını hapsedip su altında nefes alabiliyor. Ateş karıncaları ise su geçirmez yapıları sayesinde sellerde sal benzeri kümeler oluşturabiliyor.

Diskten tüpe evrilen tasarım

Araştırma ekibi daha önce iki paralel süperhidrofobik alüminyum diskten oluşan yüzer bir yapı geliştirmişti. Ancak diskler eğildiğinde hava kaçabiliyordu. Bu nedenle tüp geometrisine yöneldiler. Tüp içinde yer alan bölme duvarı, suyun bir uçtan girip diğer uçtan çıkmasını ve hava kabarcığını dışarı itmesini engelliyor.

Tüplerin iç yüzeyleri de süperhidrofobik olduğu için su içeri giremiyor ve hava dışarı çıkamıyor. Bu da yapıyı son derece kararlı hale getiriyor.

Sayısal analizler, birden fazla tüpün katmanlı biçimde istiflenmesinin okyanusun zorlu koşullarına dayanabilecek yapılar oluşturabileceğini gösteriyor.

Geniş bir araştırma geçmişi

Chunlei Guo ve ekibi yıllardır malzemelerin yüzeylerini mikroskobik desenlerle değiştirerek yeni özellikler kazandırıyor. 2008’de lazerle işlenmiş metal yüzeyler sayesinde altın renginde görünen alüminyum ve lacivert titanyum üretmişlerdi.

Daha sonra silikon yüzeylere açılan mikroskobik kanallarla suyu iten değil, çeken “süperhidrofilik” yüzeyler geliştirdiler. Bu tür yüzeylerin bilgisayar çiplerini soğutmakta kullanılabileceği öne sürüldü.

Guo ayrıca siyah metal yüzeyleri kullanarak atık ısıyı elektriğe dönüştürebilen termoelektrik jeneratörler üzerinde de çalıştı. Bu sistemlerin örneğin araç egzozlarından çıkan ısıyı değerlendirebileceğini belirtti.

Yeni batmaz tüpler, bu uzun araştırma çizgisinin son halkası olarak, okyanus enerjisi teknolojilerinde ve belki de daha basit uygulamalarda – örneğin dayanıklı yüzer platformlarda – kullanılabilecek potansiyel bir çözüm sunuyor.

Kaynak: NewYorkTimes