Elektriği İleten Fakat Isıyı İletmeyen Metal Bulundu

12600
Fizikçiler elektriği ileten fakat ısıyı iletmeyen bir metal buldu

Kesinlikle en büyük temel iletkenlik yasalarından birine meydan okuyor! Araştırmacılar ısı iletmeden elektrik ileten bir metal tespit ettiler. İletkenlerin işleyişi konusundaki anlayışımıza meydan okuyan inanılmaz faydalı bir özellik.

Bu metal Wiedemann-Franz yasasına aykırı düşmekte; temelde elektriği iyi iletken metallerin aynı zamanda orantılı olarak ısıyı da iyi ileteceklerini belirtiyordu ve bu nedenle motorlar ve alet gibi şeyler düzenli olarak kullandıklarında çok sıcak oluyorlar.

Fakat ABD’li bir ekip, metalik vanadyum dioksit (VO2) için böyle bir şey olmadığını gösterdi; bu malzeme, 67°C sıcaklıktaki bir şeffaf (cam gibi içi görünür halde) yalıtımlı durumundan iletken bir metale geçme kabiliyeti ile zaten iyi biliniyordu.

VO2Berkeley Lab‘ın Malzeme Bilimleri Bölümü’nden baş araştırmacı Junqiao Wu, “Bu tamamen beklenmedik bir bulguydu” dedi.

“Bu olay, geleneksel iletkenler için sağlam dayanaklarının olduğu bilinen bir ders kitabı yasasındaki sert bir çöküşü göstermektedir Bu keşif ile, yeni iletkenlerin temel elektronik davranışlarını anlamak için büyük bir önem taşımaktadır.”

Bu beklenmedik özellik, iletkenler hakkında bildiklerimizi değiştirmekle kalmaz aynı zamanda inanılmaz derecede faydalı da olabilir. Bu metal belki de bir gün, motorlu ve elektrikli aletlerden boşa harcanan ısıyı elektriğe dönüştürmek ya da binaları serin tutmak için daha iyi pencere kaplamaları yapmamız için kullanılabilir.

Araştırmacılar elektriği ısıdan daha iyi ileten bir avuç malzeme hakkında zaten bilgi sahibiydi, ancak metalin bu özellikleri yalnızca sıfırın altındaki yüzlerce derece sıcaklıklarda görünüyordu ve bu özellikle birlikte artık onları gerçek dünyada uygulamak için son derece pratik bir yol keşfedilmiş olundu.

Vanadyum dioksit, diğer yandan genellikle sıcaklığın oda sıcaklığının çok üstünde bir iletken durumundadır, bu da daha pratik olma yeteneğine sahip olduğu anlamına gelir.

Bu tuhaf yeni özelliğin ortaya çıkması için ekip, elektronların vanadyum dioksitin kristal kafesindeki hareketine ve bunun yanı sıra ne kadar sıcaklığa yol açtığına baktı. Şaşırtıcı bir şekilde, materyaldeki elektronlara atıf yapılabilecek termal iletkenliğin, Wiedemann-Franz Yasası tarafından öngörülen miktardan 10 kat daha küçük olduğunu bulmuşlardı.

Bunun nedeni, elektronların materyal boyunca hareket etmesinin senkronize bir yolu olduğu görülüyor.

Wu, “Elektronlar, normal metallerde olduğu gibi bireysel parçacıklar yerine akışkan gibi birbirleriyle birleşti” dedi.

“Elektronlar için ısınma olayı rastgele bir harekettir. Normal metaller ısıyı verimli bir şekilde taşır, çünkü tek tek elektronların atlayabileceği pek çok olası mikroskopik konfigürasyon bulunmaktadır.”

“Buna karşın, vanadyum dioksidin elektronların koordine edilmiş, bando benzeri hareketi, elektronların rastgele atlamaları için daha az konfigürasyon olduğundan, ısı transferinde kötü bir durum” diye ekledi.

İlginçtir ki, araştırmacılar vanadyum dioksiti diğer maddelerle karıştırdığında, gelecekteki uygulamalar için inanılmaz faydalı olabileceğini belirtiyorlar.

Örneğin, araştırmacılar metal tungsteni vanadyum dioksit üzerine eklediklerinde, malzemenin metalik hale geldiği sıcaklığı düşürdüğü ve daha iyi bir ısıl iletkene dönüştüğünü gözlemlediler.

Yani, vanadyum dioksitin ısı değerinin belirli bir sıcaklığa ulaştığında sadece ısının iletilmesi suretiyle bir sistemden atılmasına yardımcı olabileceği anlamına gelir. Ondan önce bir izolatör (yalıtıcı malzeme) bulunmaktaydı.

Vanadyum dioksit aynı zamanda 30°C kadar şeffaf olma özelliğine sahiptir ancak daha sonra görünür ışığa karşı şeffaf kalırken kızılötesi ışığı 60°C derecede yansıtır.

Yani klima gerektirmeden sıcaklığı düşüren bir pencere kaplaması olarak bile kullanılabilir.

Fan Yang’ın araştırmacılarından biri, “Bu malzeme sıcaklığın dengelenmesine yardımcı olmak için kullanılabilir” dedi.

“Isı iletkenliğini ayarlayarak, malzeme yüksek ısı iletkenliğine sahip olacağından sıcaklığı verimli ve otomatik olarak sıcak yazda dağıtabilir, ancak düşük sıcaklıklarda düşük termal iletkenliği nedeniyle kışın ısı kaybını önler”.

Bu şaşırtıcı materyali daha fazla ticarileştirilmeden önce çok daha fazla araştırma yapılması gerekiyor, ancak bu tuhaf özelliklerin oda sıcaklığında bir materyalde olduğunu bildiğimiz için oldukça heyecanlıyız.

Referans

  • science.sciencemag.org/content/355/6323/371
Paylaşır mısınız?
Furkan Gümüş
Karadeniz Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği bölümü mezunu. Yüksek lisans eğitimini Marmara Üniversitesinde Mekatronik alanında tamamladı. Uzmanlığı Robot ve Mekatronik Sistemler, Otomatik Kontrol, Mekanik Tasarım, Gömülü Sistem ve Kontrol Yazılımlarıdır.

4 Yorum

  1. İşlemci ısınmaması bilgi iletim kablolarının aşınmaması bu da bilgisayarların yavaşlamasının önüne geçilmesi ve aynı zamanda da
    enerji tasarrufu demek oluyor.

Düşünceleriniz Nedir?

Lütfen yorumunuzu buraya yazınız.
Lütfen isminizi buraya yazını.