17 Temmuz 2012 | TEKNİK MAKALE 100. Sayı (Temmuz 2012)

Prof. Dr. Hikmet Karakoç, Mak. Müh. Orhan Turan Y. Mimar Ecvet Binyıldız, Mak. Müh. Elif Yıldırım

ODE Yalıtım tarafından yayımlanan IY - Isı Yalıtımı; isimli kitaptan derlenmiştir...

NANOTEKNOLOJİ
Nano kelimesi Yunanca “nannos” kelimesinden gelir ve “cüce” demektir. Günümüzde nano, teknik bir ölçü birimi olarak kullanılmakta ve herhangi bir birimin milyarda biri anlamını taşımaktadır. Genellikle metre ile birlikte kullanılır. Nanometre, 1 metrenin milyarda biri veya 1 milimetrenin milyonda biri ölçüsünde bir uzunluğu temsil etmektedir (yaklaşık olarak art arda dizilmiş 5 ila 10 atom).

Türkçe’ye “moleküler üretim” diye çevrilebilecek nanoteknoloji kavramı, çok genel tanımıyla, istisnai şekilde küçük (yaklaşık atom boyutlarında) yapıların, ticari bir amaca hizmet edebilecek şekilde düzenlenmesidir.
Nano-ölçek seviyesinde malzemelerin özellikleri makroskopik ölçekten tamamen farklı olup nano-ölçeğe yaklaştıkça birçok özel ve yararlı olay ve yeni özellikler ortaya çıkmaktadır. Örneğin, iletim özellikleri (momentum, enerji ve kütle) artık sürekli olarak değil, ancak kesikli olarak tarif edilmektedir. Benzer olarak optik, elektronik, manyetik ve kimyasal davranışlar klasik değil kuantum olarak tanımlanmaktadır. Şimdi maddeyi nanometre seviyesinde işleyerek ve ortaya çıkan değişik özellikleri kullanarak, yeni teknolojik nano-ölçekte aygıtlar ve malzemeler yapmak mümkün olmuştur. Örneğin, tarama tünelleme ve atomik kuvvet mikroskoplarını kullanarak yüzey üzerinde atomları iterek birbirlerinden ayırmak ve istenilen şekilde dizmek mümkündür. Bütün bu gelişmeler, 19. yüzyılda dünyayı yeniden şekillendiren sanayi devrimine eşdeğer bir bilimsel ve teknolojik devrim başlatmıştır. Bu şekilde atom ve moleküller ile oynayarak tek molekülden oluşan transistör ve elektronik aygıtlar gerçekleştirilmiştir ve dünyada birçok grubun aktif çalışmaları ile geliştirilmektedir. Bütün bu çalışmalar ve gelişmeler elektronik, kimya, fizik, malzeme bilimi, uzay ve hatta sağlık bilimlerini ortak bir arakesitte buluşturmuştur.

60’lar: Feynman
Nanoteknoloji vizyonunun ortaya çıkışını, 1959 yılında fizikçi Richard Feynman’ın, “malzeme ve cihazların moleküler boyutlarda üretilmesi ile başarılabilecekler” üzerine yapmış olduğu ünlü konuşmasına kadar dayandırabiliriz (There is Plenty of Room at the Bottom). Bu konuşmasında Feynman minyatürize edilmiş enstrümanlar ile nano yapıların ölçülebileceği ve yeni amaçlar doğrultusunda kullanılabileceğinin altını çizmiştir.

80’ler: Uygun mikroskopların geliştirilmesi
Araştırmacıların daha küçük boyutlarda çalışmaya başlamasıyla birlikte birçok problem de ortaya çıkmaya başlamıştır. Boyutlar küçüldükçe, yapılan çalışmaları izlemek zorlaşmıştır. 1981 yılında IBM tarafından yeni bir mikroskop türü “Scanning Tunneling Microspcope” (STM) geliştirildi. Bu önemli ilerlemede pay sahibi olan araştırmacılar, bu buluşları ile 1986’da Nobel Fizik Ödülü’nü aldılar. Aynı zamanlarda STM mikroskobunun bir türevi olan “Atomic Force Microscope” (AFM) geliştirildi. Feynman’ın bahsetmiş olduğu enstrümanların (scanning electron microscope, atomic force microscope, near field microscope vb.) 1980’lerde geliştirilmesi ve eşzamanlı olarak gelişen bilgisayar kapasiteleri ile nano skalasında ölçüm ve modelleme yapılması mümkün olmuştur.

90’lar: Fullerene-Karbon Nanotüpler- Drexler
1990’ların başında Rice Üniversitesi’nde Richard Smalley öncülüğündeki araştırmacılar, 60 karbon atomunun simetrik biçimde sıralanmasıyla elde edilen futbol topu şeklindeki “fullerene” molekülleri geliştirmiştir. Elde edilen molekül 1 nanometre büyüklüğünde ve çelikten daha güçlü, plastikten daha hafif, elektrik ve ısı geçirgen bir yapıya sahipti. Bu araştırmacılar, 1996 yılında Nobel Kimya ödülünü almışlardır. Bunun ardından 1991 yılında Japon NEC firması, araştırmacılarından biri olan Sumio Iijima’nın, karbon nano tüpleri bulduğunu duyurmuştur. Karbon nano tüpler, fullerene molekülünün esnetilmiş bir şekli olup, benzer şekilde önemli özelliklere sahiptir. Çelikten 100 kat daha güçlü ve ağırlığı çeliğin ağırlığının 1/6’sı kadardır.

90’larda ayrıca Feynman’in fikirleri, Eric Drexler tarafından yazılan kitapta (Engines of Creation) geliştirildi. Nanoteknoloji üzerine yoğunlaşan Foresight Enstitüsü’nün kurucusu olan Drexler, biyolojik sistemlerden esinlenerek, moleküler makineler yapılabileceğini önermiş, nanoteknoloji kavramını ortaya atan kişi olmuştur. Drexler’ın fikirleri şüpheyle karşılanmasına karşın 1992 yılında yayınlamış olduğu kitabında (Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation) genel kavram ve düşüncelerini detaylı analiz ve tasarımlar ile ayrıntılı olarak anlatmıştır.

Dünyada ve Türkiye’de Nanoteknoloji
Amerika Birleşik Devletleri: ABD’de 1999 yılında yayınlanan ulusal nanoteknoloji bildirgesi ile ülkenin nanoteknoloji alanındaki öncelikleri belirlenmiş ve bu konuda yapılan Ar-Ge çalışmaları için bütçeler ayrılmıştır. 2000 yılında nanoteknoloji alanında yapılan Ar-Ge çalışmalarına hükümet tarafından sağlanan destek 420 milyon dolar civarındayken, 2001 yılı bütçesinde bu alana ayrılan pay yaklaşık 520 milyon dolara ulaşmış, 2003 yılı için ise yaklaşık 700 milyon dolar olarak belirlenmiştir. Aralık 2003 tarihinde Başkan Bush, 2005 yılından başlayarak 4 yıl süreyle nanoteknoloji alanında gerçekleştirilen araştırma ve geliştirme projelerinde kullanılmak üzere 3,7 milyar dolar tutarında fon ayrılmasını onaylamıştır. ABD’de yürütülen çalışmalar, nano yapılı malzemeler, moleküler elektronik, nanoparçalar, biosensörler ve bioenformatik, quantum bilgisayarlar, ölçüm ve standart geliştirme çalışmaları, nano ölçekte teori, modelleme ve simülasyon, nano robotlar gibi alanlarda yoğunlaşmıştır. Bu çalışmalar Ticaret Departmanı (DOC), Savunma Departmanı (DOD), Enerji Departmanı (DOE), Ulaşım Departmanı (DOT), NASA, Ulusal Sağlık Enstitüsü (NIH) ve Ulusal Bilim Kurumu (NSF) gibi kurumlar tarafından desteklenmektedir.

Avrupa Birliği: ABD ve Japonya’daki gelişmeleri kaygı ile izleyen Avrupa Birliği, teknolojilerinin 10 yıl sonra bu iki ülke ile yarışabilmesi için 6. Çerçeve Programında nanobilim ve nanoteknolojiyi öncelikli alan olarak ilan etmiş ve son dört yıl boyunca bu alandaki araştırmaları desteklemek üzere 1.3 milyar euro ödenek ayırmıştır. Ancak bu meblağın, birlik ülkelerinin milli bütçelerinden ayırdıkları kaynaklar toplamının çok küçük bir bölümü olduğu ifade edilmektedir. Ülke bazında özel ve kamu kuruluşları ise bu miktarın belki toplam 7-8 katını bulabilecek harcamalar yapmayı planlamaktadırlar. Komşumuz Yunanistan’ın Girit adasında kurulu, 500 doktoralı araştırmacının çalıştığı Heraklion Araştırma Merkezi’nde nanoteknoloji geliştirme üzerine yoğun araştırmalar yapılmakta ve bu araştırmalara Avrupa Birliği’nden milyonlarca euro destek verilmektedir. İsrail bu konuda çok hızlı davranarak çok sayıda tanınmış bilim adamını Nanocenter kuruluşlarında toplamıştır. İrlanda nüfus olarak çok küçük bir ülke olmasına rağmen 630 milyon euro miktarında bir kaynağı nanoteknolojiye aktarmıştır.

Nanoteknoloji öncelikli alanının iki ana hedefi vardır: Birincisi, yenilikçi nanoteknoloji ürünlerinin günümüzün endüstriyel sektörlerine tanıtılması; ikincisi ise yeni malzeme, yeni araç ve yeni ürünlerin geliştirilmesi ile yeni endüstri kolları ve sektörleri yaratılmasını teşvik etmek olarak özetlenebilir.

Asya: Asya ülkeleri içinde nanoteknolojiye yatırım yapan ülkelerin başında Japonya gelmektedir. Japonya dünyada ABD’den sonra nanoteknoloji alanında en fazla Ar-Ge harcaması yapan ikinci ülke konumundadır. Nanoteknoloji üzerine yapılmakta olan yatırımın her yıl %15 ile %20 oranında artmakta olduğu Japonya’da, nanoteknoloji tanımı dünyanın geri kalan ülkelerine oranla çok daha geniş kapsamlıdır. Moleküler seviyede yapılan birçok araştırma (örnek vermek gerekirse, DNA üzerine yapılan araştırmalar) nanoteknoloji tanımı içerisinde yer almaktadır. Ayrıca NEC ve Sumitomo gibi firmalar karbon nanotüpler alanında çalışmalar yürütmekte, araştırmalar gerçekleştirmektedir.

Japonya’yı takiben karşımıza Çin ve Kore çıkmaktadır. Çin, ülkede yürütülen nanoteknoloji odaklı birçok araştırma ve geliştirme çalışmasını Çin Bilimler Akademisi kanalıyla yürütmektedir. Bu ülkede yürütülen çalışmaların birçoğu yarı iletken üretme teknikleri ve nanoteknoloji tabanlı elektronik cihazlar üzerine yoğunlaşmaktayken; Kore, nanoteknolojinin mikro elektronik uygulamaları alanında yoğunlaşmaktadır. Kore’nin en büyük şirketlerinden biri olan Samsung, mikro elektronik uygulamalar ve mikro elektromekanik sistemler (MEMS) üzerine araştırmalar yürütmektedir. Tayvan, Singapur, Tayland, Hindistan ve Vietnam da nanoteknolojiyi öncelikli alan olarak belirlemiştir ve uygun çerçeveyi belirlemek için adımlar atmaktadır.
Türkiye: Ülkemiz, çağımızın insan yaşamını birkaç on yıl içinde büyük ölçekte yeniden düzenleyecek olan bu kritik gelişmelere şu ana kadar seyirci kalmıştır. Özel olarak nanobilim ve nanoteknoloji araştırmalarına yönelik kapsamlı bir araştırma planımız bulunmamaktadır. Avrupa Birliği 6. Çerçeve Programı için hazırlanan bir raporda, Avrupa’da ulusal bir nanoteknoloji planı bulunmayan ülkelerin sadece Malta ve Türkiye olduğu belirtilmiştir.

Bu planın hazırlanması ve bunun gerektirdiği araştırma altyapısına verilecek destekte geç kalınması halinde, Türkiye bu son fırsatı da kaçıracaktır. En önemli husus ise, Türkiye bu fırsatı da kaçırırsa, nanoteknoloji ürünleri (aygıtlar, detektörler, hızlı bilgisayarlar, uzay, uçak teknolojileri, tıp, malzeme teknolojisi vb.) için bu teknolojiye hükmeden ülkelere alışık olduğumuzdan çok daha büyük bedeller ödemek zorunda kalacaktır. Özellikle ülke için hayati bir öneme haiz olan ulusal savunmaya nanoteknoloji hızla girmektedir, ki bu durumda, yüksek olan bu bedeli ödemeyi göze alsa bile bu teknolojileri almak mümkün olmayabilir. Öte yandan, nanobilim ve nanoteknoloji için yılda ayrılacak 15 milyon dolarlık bir fon birkaç sene içersinde katlanmış olarak ülke ekonomisine geri dönecektir. Dünya ülkeleri nanoteknoloji araştırmalarına üniversite ve sanayi sektöründe büyük yatırımlar yaparken, ülkemizde de nanobilim ve nanoteknoloji konularında bir mükemmeliyet merkezi oluşturmak fikri Devlet Planlama Teşkilatı (DPT) tarafından benimsenmiş ve Bilkent Üniversitesi araştırmacılarının hazırladıkları Ulusal Nanoteknoloji Araştırma Merkezi Projesi’ne 11 milyon TL destek sağlanmıştır. Toplam bütçesi 30 milyon TL olan projeye Bilkent Üniversitesi de 4 milyon TL kaynak tahsis etmiştir. 15 milyon kaynak ise kamu ve özel kuruluşlar için yapılacak araştırma projelerinden sağlanmıştır. Merkezde araştırma konularının, nanoölçeklerde yeni yapıların tasarımı, sentezlenmesi ve işlevleştirilmesi, atomsal seviyede manipülasyon ve görüntüleme, nanofotonik, elektronik, moleküler elektronik, akıllı fiberler, işlevsel tekstil, spektroskopi ve lazer konularında yoğunlaşması planlanmaktadır. Ayrıca merkezin laboratuvarlarında sürdürülen deneysel çalışmalar, kuramsal ve yüksek performanslı bilgi işlem modellemeleri ile desteklenmektedir.

Nanoteknolojiyi Elde Etme Yöntemleri
Nanoyapılar elde edimesinde iki ana yöntem bulunmaktadır. Aşağıdan yukarıya (bottom-up) ve yukarıdan aşağıya (top-down) olarak adlandırılan bu iki yaklaşımı şu şekilde özetleyebiliriz:

1- Bottom-up: Aşağıdan yukarıya yaklaşımı (küçükten büyüğe), moleküler nanoteknolojiyi belirtir ve organik veya inorganik yapıları, maddenin en temel birimi olan atomlardan başlayarak atom atom, molekül molekül inşa edilmesi yöntemini ifade eder.

2-Top-down: Yukarıdan aşağıya yaklaşımı (büyükten küçüğe), makineler, asitler ve benzeri mekanik ve kimyasal yöntemler kullanılarak nano yapıların fabrikasyonu ve imal edilmesi yöntemlerini ifade eder.
Teknolojinin bugünkü seviyesi sebebi ile yapılan çalışmaların birçoğu yukarıdan aşağıya (top-down) klasmanında değerlendirilir.

Nanoteknolojinin Avantajları
20. yüzyılın ikinci yarısından itibaren birçok endüstride kullanılan toleranslar sürekli iyileştirilmiş, üstün kalite anlayışı geliştirilmiştir. Mikroteknoloji ürünü olarak tanımlayabileceğimiz parçalar otomobil, elektronik, iletişim gibi sektörlerde yaygın olarak kullanılır olmuştur. Günümüzde ise mikroteknolojilerden daha küçük teknolojilerin, nanoteknolojinin kullanımı yaygınlaşmaktadır. Nanoteknoloji sayesinde sanayide, bilişim teknolojilerinde, sağlık sektöründe ve daha birçok alanda yeni ürünler geliştirilecek, günümüzün üretim süreçleri ve yöntemleri değişecektir. Bu teknolojiye yatırım yapılan ülkelerde ekonomik değerler yaratılacak ve toplumların yaşam kalitesi gelişecektir.

Nanoteknolojinin Kullanım Alanları
Önümüzdeki 10 yıl içinde daha da genişleyecek olan nanoteknoloji kullanım alanlarının, tıpkı bilgisayar teknolojilerinde olduğu gibi hemen hemen tüm sektörlere yayılması beklenmektedir. Daha güçlü, daha akıllı, daha hızlı ve daha etkin çip ve depolama cihazları, nanoteknolojik yenilik (inovasyon) üretimini hızlandıracak, daha hafif ve daha işlevli ürün üretimi çerçevesinde geniş bir sektörel yayılım vaadetmektedir. Nanoteknolojiye ilişkin ana sektörler yukarıdaki şekilde verilmiştir.

Çok geniş alanlarda uygulama potansiyeli taşıyan nanoteknolojiyle ilgili olarak üç anahtar alanı kapsayan bilgilerse şöyledir.

Nanoelektronik: Özellikle bilgisayar teknolojilerinde çiplerin küçülmeleri, bellek kapasitelerinin artmasını sağ-lamaktadır ve bu nanoteknoloji alanı, “nanoelektronik” olarak adlandırılmaktadır. Bunun anlamı, gerçekte silikon- tabanlı çiplerin yerini, “organik-tabanlı çiplerin” almasıdır. Belirtilen gelişme bile çip üretim tekniklerinde ve bununla ilgili sanayi sektöründe köklü değişimler yaratacaktır. Bazı araştırmacılar, anılan gelişmelerle birlikte “Moleküler Elektronik Çağ”ın başlayacağını vurgulamaktadır.

Nanomalzemeler: Nanomalzemelerin ağırlık noktasını nanoanalitik, nanobiyoteknoloji, nanoyapılı malzemeler, nanokimya vs. oluşturmaktadır. Nanoteknolojinin halen otomobil sanayinde, kompozit malzemelerde moleküller, telekomünikasyonda “kuantum kuyu lazerleri” gibi bazı önemli uygulamaları vardır. İleri seramikler, boyalar, ultra ince kaplamalar, boya astar ve katkıları, korozyon koruyucuları, katalizörler, yapışkanlar ve biyouygun malzemeler nanoteknoloji tabanlı olarak üretilebilmektedir.

Nanotıp: Tıpta nanoteknoloji uygulamaları ile cihaz boyutları küçüleceği gibi, birçok cihazın işlevi de tek bir cihazda toplanacaktır. Bir şerit genişliğindeki cihaza damlatılacak kanın analizi ile yüzün üzerinde parametre belirlenebilecektir. Tek bir bilgisayar çipi tüm tıbbi bilgiler için adeta bir tanı laboratuvarı olarak kullanılabilecektir. Ayrıca, doğru ilacın doğru yere gönderilmesi uygulaması yanı sıra, özellikle kanserli hücrelerin yok edilmesi hususunda büyük başarılar beklenmektedir. Öte yandan, hastalıkların tanı ve tedavilerinde hız ve doğruluk parametreleri büyük ölçüde artacaktır.

AEROJELLER

Aerojel Nedir?
Aerojel, silika esaslı sıvı bir jelin yüksek ısı ve basınç altında, daha önceden belirlenmiş kritik bir noktaya kadar kurutulması ile elde edilmektedir. Bir başka deyişle  aerojel, içindeki sıvı komponentin, hava ile yer değiştirdiği bir jeldir. Aerojel ilk defa Stefan Kistler tarafından 1931 yılında Charles Learned ile tutuştuğu iddia sonucu bulunmuştur. 1930’lu yıllarda üretilen silika jelden sonra, 1990’lı yıllarda karbon aerojeller elde edilmiştir.

Özellikle uzay teknolojisinde kullanılan aerojelin milyonlarca ufak delikten oluşan yüzeyi, süngeri andırır. %99,8’i havadan oluşmaktadır. Işığı geçiren narin yapısı, ona “donmuş duman” adı verilmesine sebep olmuştur. En gelişmiş fiber-glass yalıtım malzemesinden 39 kat daha fazla yalıtım kabiliyetine sahiptir.

Aerojelin Fiziksel Özellikleri
NASA’ya ait “Jet Propulsion Laboratuvarları”nda üretilen aerojeller, neredeyse havanın yoğunluğuna yaklaşmıştır ve Guinness Rekorlar Kitabı’nda, “bilinen en hafif katı madde” olarak yerini almıştır. Özgül ağırlığı 0,00011 olan (havanınki 0,0004) aerojelin görüntüsü, bir alanda toplanarak dondurulmuş şeffaf ve ağırlıksız bir dumana benzemektedir.

Bir başka silika (kum) esaslı madde olan camla kıyaslandığında 1000 kat daha az yoğunluğa sahip olduğu gözlenmektedir. Yapısındaki deliklerin büyüklüğü milimetrenin milyarda biri kadardır. Delikler bir ağ gibi malzemenin içini kuşatırken, onların etrafı da bir başka malzeme ile kaplıdır

Uzay aracının ateşlemesi ve uzay ortamına dayanacak kadar kuvvetli olmasından da anlaşılacağı gibi, çok yüksek sıcaklıklara dayanabilen bu yeni materyal, insanoğlunun keşfettiği en hafif katı madde olma özelliğini şimdilik elinde bulundurmaktadır. Cam elyafına göre uzay uçuşlarında çok daha uygun bir materyal olarak gösterilen aerojeller, inceleme amacı ile uzaydaki mikro astroidleri yakalayan bir sünger vazifesi görmek üzere uzay araçlarına monte edilmektedir. Aerojelin bir diğer önemli fiziksel özelliği ise, cm3’te 3 miligramdan hafif olmasına rağmen kendi ağırlığından 4000 kat fazlasını taşıyabilme özelliğine sahip olmasıdır.
Aerojellerin kinetik enerjiyi emen yapısı, bu maddenin önümüzdeki yıllarda güvenlik ve yalıtım alanlarında çokça kullanılacağına dair güçlü sinyaller vermektedir. Aerojelin doğaya zarar vermeyen yapısı, bu konuda cesaretlendirici bir rol oynamaktadır. Parçalanan bir aerojel parçasından geriye sadece, doğada her an bulunabilen %100 doğal bir malzeme olan kum kalmaktadır.

Aerojeller ile Isı Yalıtımı
1930’larda aerojellerin ortaya çıkışından bu yana geçen sürede, aerojelin üretim prosesleri konusunda gelişmeler gerçekleşmiştir. Jeldeki suyun, yerini havaya bırakmasıyla ilgili bir dizi polimerizasyon tepkimesi günlerce sürebilmekteyken, bugün bu süreyi sadece birkaç saate indirgeyen yöntemler uygulanmaktadır. Bunun ötesinde, oldukça kırılgan ve rijit yapıdaki aerojeller, ince ve esnek şilteler bünyesine alınarak, özellikle de endüstriyel yalıtımda yeni bir sayfa açılmıştır. Böylece geniş çaplı boru ve tank gibi elemanlara uygulanması çok hızlı ve kolay olmaktadır.

Aerojelli yalıtım şilteleri, geleneksel katı yalıtım malzemelerine nazaran çok daha açık ve nano-gözenekli yapıdır ve hacimlerinin yaklaşık %90’ını boşluklar oluşturmaktadır. İşte, ısı iletkenlik değerinin oldukça düşük olmasını sağlayan da düzensiz (amorf) ve dolambaçlı boşluk oranı yüksek, katı oranı düşük olan yapısından kaynaklanmaktadır.

Aerojelli şilteler ile büyük çaplı boruların yalıtımına ilişkin uygulama örnekleri ve aerojelli şiltelerin gemi endüstri yalıtımında kullanımı aşağıdaki şekillerde gösterilmiştir.
Aerojelli yalıtım şiltelerinin diğer yalıtım malzemeleri ile ısı iletim değerleri açısından kıyaslanması aşağıda verilmiştir.

Enerji tasarrufu, yoğuşma ve donma kontrolü, kişisel korunum vb. konuların tümüne birden çözüm getirebilen aerojelli şiltelerin “ortam şartları konusundaki kararlılığı”na ilişkin şunlar söylenebilir.

Yağmur vs: Aerojelli şiltelere, su iticilik özelliği moleküler seviyedeyken kazandırılmıştır. Özellikle de deniz aşırı uygulamalarda kullanılması sebebiyle (sıvılaştırılmış doğalgaz taşınması-LNG), 6 haftalık deniz suyuna daldırma testi sonrasında bile bünyesine su almadığı gözlemlenmektedir. Bu da dış ortamda rahatlıkla kullanılabileceğinin bir göstergesidir.

Su Buharı: Üretim işlemi esnasında, su iticilik özelliği, aerojel mikrostrüktürünün yüzeysel gözenek yapısı kapatılarak sağlanmıştır. Böylece yüksek nemli ortamlarda dahi kayda değer miktarda buhar emilimi gerçekleşmez. C-1104 Protokolü uyarınca, “Third Party Control” kuruluşları tarafından yapılan testlerde, aerojel şiltelerin ağırlıkça su emme değerleri %1’in altında kaydedilmiştir.

Vakum: Aerojel şilteler, yüksek vakum altında kimyasal ve fiziksel olarak kararlıdır. 10-4 torr’daki ağırlık kaybı %1’den azdır.

Titreşim: Uzay uygulamalarında kullanım için şart koşulan sıkı şok ve titreşim testleri sonrasında aerojel şilteler, görünümde çok az, ısıl performansında ise hiçbir değişiklik göstermemiştir. Standart bir test protokolünde, aerojel şilteleri, genliği 30 dB’e varan, frekansları ise 250-50.000 Hz aralığında değişen titreşim kombinasyonlara tabi tutulmaktadır.

JEL-BOYALAR
Enerji tasarrufu sağlamak amacıyla hem sanayide hem de inşaat sektöründe yeni çözümler aranırken, karşımıza çıkan bir başka yeni ürün de “jel-boya”lardır. 2006 senesinde bir firma tarafından patenti alınmış jel-boya, sektöründe bir ilki oluşturmaktadır. Su bazlı olan jel-boyanın aktif yalıtım bileşeni, bir nanoteknoloji ürünü olan Hydro-NM-Oxide’dir. Bu partikülün ısı iletkenliği 0.017 W/mK gibi çok düşük bir değerdir, ki bu da onun kötü bir ısı iletkeni ya da mükemmel bir ısı yalıtkanı olduğunu gösterir.

Jel-Boyaların Isı Yalıtım Özelliği
Isı iletimi, katı fazı oluşturan partiküllerin arasındaki daracık tüneller vesilesiyle yavaşlamaktadır ve katı faz, çok küçük partiküllerin birçok çıkmaz sokak oluşturdukları 3 boyutlu bir ağ şeklindedir. Bundan yola çıkarak, katı fazdan ısı iletiminin, çok karışık bir labirent üzerinden gerçekleştiği ve etkin olmadığı söylenebilir.
Diğer yandan maddenin içindeki hava veya gaz da doğası gereği kendi başına ısı iletme eğilimindedir. Gazların ısıyı iletme şeklinin, gaz moleküllerinin birbirleriyle çarpışarak gerçekleşeceği noktada, karşımıza “Knudsen Etkisi” adlı bir mekanizma çıkmaktadır. Isı iletmek isteyen moleküller, ışığın dalga boyundan bile küçük çaplı tüneller içerisinde yer aldıklarından, birbirleriyle çarpıştıkları kadar tünel cidarıyla da çarpışırlar ve enerji nakli elimine olur. Sonuç olarak gerçekleşen ileti de çok sınırlıdır.

Jel-Boyaların Özellikleri
Yüzde 70’i Hydro-NM-Oxide bileşeninden, yüzde 30’u da akrilik reçineler ve birtakım katkılardan oluşan jel boyalar, hem ısı yalıtımında hem de küf ve korozyon önleme konusunda eşsiz bir malzemedir. Özellikleri şöyle sıralanabilir.

• Üstün yalıtım kabiliyeti ve küf-korozyon engelleyici
• Fırça, rulo veya sprey ile kolay uygulanabilme
• Su bazlı ve zehirsiz (non-toksik)
• Renksiz oluşuyla alt tabaka görülebilir
• Çeliğe, alüminyuma, galvanize alüminyuma, PVC’ye, ahşaba, betona, plastik vb. yüzeylere mükemmel yapışma
• Zararlı katkılar içermez
• Eski küfleri yok eder, yeni küf oluşumunu önler
• Enerji tasarrufu sağlar
• Alan daralmasına neden olmaz.

Jel-Boyaların Kullanım Alanları
Çok ince katmanlar olarak uygulanması sebebiyle kullanım alanı da çok çeşitlilik göstermektedir.
Önerilen Endüstriyel Uygulamalar:

Korozyon Önleme için Önerilen Uygulama Alanları:
• Isı Dönüşüm Eşanjörleri ve Boruları
• Su ve Buhar Kazanları
• Yakıt Tankları
• Petrol ve Doğalgaz Boru Hatları
• Metal Yapılar, Kuleler, Vinçler vs.

Isı Yalıtımı için Önerilen Uygulama Alanları:
• Isıtma, Soğutma, Havalandırma Kanalları
• Buhar Boruları
• Baca ve Kuleler
• Fabrika Binaları
• Su Boruları ve Kazanları

Önerilen Otomotiv Uygulamaları:
Jel-boyanın eşsiz ısı yalıtım özelliği, araçların performansı için birçok fırsat sunar; araç şaşisinin iç tarafının jel-boya ile yalıtılmasıyla aracın daha serin kalması sağlanabilmektedir. Araç içinin daha serin olması nedeniyle de A/C ünitesinin çalışma gereksinimi ve dolayısıyla yakıt tüketimi azaltılabilir.

Motor Performans Artışı:
Çeşitli parçaların performansı ve motor gücü, jel-boya ürününün ısı yalıtımı sayesinde artırılabilir. Yakıt deposu, yakıt pompası buna örnek olabilir.