3D nanoteknoloji battaniyeler temiz içme suyuna giden yeni bir yol sunuyor

Özet: Araştırmacılar, güneş ışığının gücünden yararlanarak suyu tehlikeli kirleticilerden arındırabilecek yeni bir malzeme geliştirdi.

Fiber teknolojisi kirleticileri ortadan kaldırabilir, sürdürülebilir enerji üretebilir

Ayrıntılı Açıklama

Araştırmacılar, güneş ışığının gücünden yararlanarak suyu tehlikeli kirleticilerden arındırabilecek yeni bir malzeme geliştirdi.

Yumuşak kimya jelleri ve elektrospinning (küçük lifler oluşturmak için sıvıya elektriksel kuvvet uygulanan bir teknik) kombinasyonuyla oluşturulan ekip, genellikle güneş pilleri, gaz sensörleri ve çeşitli kendi kendini temizleme teknolojilerinde kullanılan bir bileşik olan titanyum dioksitten (TiO₂) ince lif benzeri şeritler inşa etti.


Harika bir alternatif enerji kaynağı olmasına rağmen, TiO₂ nanoparçacıklarını kullanan güneş yakıtı sistemleri genellikle güç sınırlıdır, çünkü yalnızca görünür olmayan UV ışığını emerek fotokatalize uğrayabilir veya kimyasal reaksiyonlar oluşturabilirler. Bu, düşük verimlilik ve karmaşık filtreleme sistemlerine duyulan ihtiyaç dahil olmak üzere uygulamada önemli zorluklara neden olabilir.


Ancak araştırmacılar bu süreci iyileştirmek için malzemeye bakır eklediklerinde, nanomat adı verilen yeni yapılarının hava ve sudaki zararlı kirleticileri parçalamak için yeterli ışık enerjisini emebildiğini söyledi, çalışmanın baş yazarı ve Ohio Eyalet Üniversitesi'nde malzeme bilimi ve mühendisliği profesörü olan Pelagia-Iren Gouma.


"Suyun üzerine serip enerji üretmeye başlayabileceğiniz battaniye gibi bir şey yaratmanın kolay bir yolu yoktu," diyor ve ekliyor: "Ama bu yapıları yapan ve gerçekten işe yaradıklarını gösteren tek kişi biziz."


Çalışma geçtiğimiz günlerde Advanced Science dergisinde yayımlandı.


Titanyum dioksit ışığı emdiğinde, suyu oksitleyen ve kirleticilere saldıran elektronlar oluşur ve iyi huylu hale gelene kadar onları yavaşça yok eder. Bakır eklendiğinde, bu işlem süper şarj edilir ve daha da etkili hale gelir.


Gouma, bunu belirlemek için araştırmacıların nanomatın nasıl davrandığını ve onu diğer kendi kendini temizleyen nanoparçacıklardan farklı kılan şeyin ne olduğunu anlamak için nanomatın güncellenmiş özelliklerini karakterize etmeye çalıştıklarını söyledi. Şaşırtıcı bir şekilde, araştırmacılar geleneksel güneş pillerine kıyasla, bu nanomatların doğal güneş ışığı altına yerleştirildiğinde enerji üretiminde daha başarılı olabileceğini keşfetti.


"Bu nanomatlar bir güç jeneratörü veya su iyileştirme aracı olarak kullanılabilir." "Her iki şekilde de, bugüne kadar bildirilen en yüksek verimliliğe sahip bir katalizörünüz var."


Bu hafif, çıkarılması kolay fiber paspaslar yüzebilir ve herhangi bir su kütlesinin üzerinde çalışabilir ve hatta birden fazla temizleme döngüsü boyunca yeniden kullanılabilir. Nanomatlar çok etkili olduğu için araştırmacılar, gelişmekte olan ülkelerde suyu endüstriyel kirleticilerden arındırmak için kullanılabileceklerini ve aksi takdirde kirlenmiş nehirleri ve gölleri temiz içme suyu kaynaklarına dönüştürebileceklerini öngörüyorlar.


Ayrıca, bu teknoloji bazı güneş pili sistemleri gibi toksik yan ürünler üretmediği için nanomatlar son derece çevre dostudur. Gouma, "Bu güvenli bir malzemedir, hiçbir şeye zarar vermez ve olabildiğince temizdir," dedi.


Yine de, bu ekibin teknolojisi inanılmaz derecede verimli olsa da, ticari olarak ölçeklendirilmesinin ne kadar süreceği, endüstrilerin ürünü ne kadar hızlı fark edeceğine bağlı. Gouma, "Bunları büyük miktarlarda yapmak ve çeşitli endüstrilere çevirmek için araçlara sahibiz" dedi. "Tek sınırlama, bu bol kaynaklardan yararlanacak birine ihtiyaç duyması."


Genel olarak, çalışmanın bulguları nanomatların, çevresel iyileştirme gibi uzun vadeli sürdürülebilirlik çabalarının yanı sıra güneş enerjisine dayalı hidrojen üretimi de dahil olmak üzere gelecekteki birçok fotokatalitik uygulamada umut verici bir araç olabileceğini göstermektedir.


Bu arada ekip, malzemeyi daha da optimize etmenin yollarını incelemeyi planlıyor.


"Bu malzeme nanoteknolojinin yeni bir biçimi açısından tamamen yeni" diyen Gouma sözlerini şöyle sürdürdü: "Gerçekten etkileyici ve bizi çok heyecanlandıran bir şey."


Ohio State'in diğer ortak yazarları arasında Fateh Mikaeilia ve Mohammad Mahafuzur Rahaman bulunmaktadır. Bu çalışma Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenmiştir.

Kaynak: Ohio State University