Makale

Isıyı Güce Dönüştürmek

MIT’den bir grup, fotonik kristal malzemelerin tungsten veya tantalum gibi metaller kullanarak yüksek ısıya dayanıklı versiyonlarınının geliştirilmesi üzerinde çalışıyor. Yeni malzeme 1200 0C’ye kadar artan yüksek sıcaklıkta çalışabilecek. Yüksek sıcaklığa dayanıklı fotonik kristaller, solar-termal dönüşüm veya solar-kimyasal dönüşüm ekipmanlarında, radyoizotop enerjili cihazlarda, hidrokarbonla çalışan jeneratörlerde veya güç santrallerinde, endüstriyel tesislerde atık ısıdan enerji elde etme süreçlerinde kullanılabilir.

 

Bu konuda yapılan daha önceki çalışmalardan farklı olarak, bu yaklaşımda iki boyutlu fotonik kristaller standart mikrofabrikasyon teknikleri ve bilgisayar chiplerinin üretiminde kullanılan donanımlar kullanılarak üretilebileceği, MIT’nin Institute for Soldier Nanotechnologies araştırma mühendisi Cleanovic tarafından ifade edilmiş. 

Araştırmada nanomühendislik ürünü malzemeler gerekli infrared bandına ayarlanarak kullanılmış. Tüm fotonik kristaller tek bir malzeme arasına boşluklar veya tamamlayıcı malzeme serpilmiş kafes yapılara sahip. Böylece belirli bir aralıktaki dalga boyuna sahip ışığı geçirip, diğerlerini soğuruyorlar. Işık yayıcı olarak kullanıldıklarında, bazı dalga boylarını yayarken, diğerlerini tutabiliyorlar.  

Yüksek ısıya dayanıklı fotonik kristal üretiminde pek çok engel söz konusu: buharlaşma, diffüzyon, korozyon, çatlama, erime veya kristal nanoyapıların seri kimyasal reaksiyonlar gibi. Bu sorunların üstesinden gelmek için MIT ekibi bilgisayar destekli tasarımla yüksek saflıkta tungsten elde edip, geometrik yapısını malzemenin ısınması ile zarar görmeyecek şekilde ayarlamış. 

NASA, uzay araştırmalarında kullanmak üzere bu malzeme ile ilgileniyor. (Uzay misyonlarında genellikle az miktarda radyoaktif maddeden faydalanılan radyoizotop termal jeneratörler (RTG) kullanılıyor. Örneğin 2012 yazı içinde Mars’a gönderilecek Curiosity RTG sistemi kullanacak ve bu sayde uzun yıllar çalışabilir durumda kalacak.) 
Diğer potansiyel uygulama alanları arasında taşınabilir elektronik aletler için daha verimli güç kaynakları var. Bu cihazlar bataryalar yerine termofotovoltaik jeneratörle, butan gibi yakıtlar kullanılarak mikroreaktörlerce oluşturulan kimyasal ısıdan üretilen elektrikle  çalışabilir. Bu şekilde çalıştığında benzer ölçü ve ağırlıktaki cihazların şu anki batarya süresine göre 10 kat daha uzun çalışma süresi  söz konusu olabilir.

Araştırmaların ticari ürünle sonuçlanması için gereken süreyi tahmin etmek pek mümkün olmasa da ekip, sistem entegrasyonu ve test uygulamaları yapmaya hazır. Gene de bu teknoloji ile üretilen ürünleri piyasada bulabilmek için gerekli süre en azından 2 ile 5 yıl arasında.

Güç üretmenin yanı sıra, aynı fotonik kristal, dalga boyu tam olarak ayarlanabilen infrared  ışık üretmede de kullanılabilecek. Bu şekilde malzemelerin spektroskopik analizleri çok daha doğru yapılabilir ve son derece hassas kimyasal dedektörler geliştirilebilir.  

http://web.mit.edu/newsoffice/2012/nanophotonics-0203.html

Share
Powered by Bullraider.com
   
Real-time visitors monitor and live stats
© MUHENDIX.Com 2012, Tum hakları saklıdır.