Fizik/Kimya

Süper Su Geçirmez Metallere, Lazer Odaklama

Rochester Üniversitesi‘ndeki bir laboratuvarda, araştırmacılar metallerin yüzeyini inanılmaz yollarla değiştirmek için lazerler kullanıyorlar; örneğin, özel kaplamalar, boyalar veya çözücüler kullanmadan süper-su geçirmez hale getirebiliyorlar…
Teknolojinin ticari uygulamaları; ticari uçaklar ve büyük kamyonların buzlanmasından dolayı metal yüzeylerin pas ve korozyona* karşı korunmasına ya da cerrahi ve tıbbi tesisler için daha temiz, anti mikrobiyal yüzeylere kadar uzanır.

* Korozyon, metal veya metal alaşımlarının oksitlenme veya diğer kimyasal etkilerle aşınma durumu. Demirin paslanması, alüminyumun oksitlenmesi korozyona örnek olarak verilebilir.
Fakat teknolojiyi ticari açıdan uygun hale getirmek için lazerler çok daha güçlü olabilir.

Teknoloji Şirketi FemtoRoc Corp., Yardımcı Doçent John Marciante ve  Optik Enstitüsü ile daha güçlü lazerler geliştirmek için ortak bir araştırma projesi üstlendi. Altı yıl sürebileceği düşünülen proje; 10 milyon dolar civarında bir araştırma bütçesine sahip.
Marciante: “FemtoRoc’un ihtiyaç duyduğu şey, ticari olarak piyasaya sunulan 10’ar watt yerine, ortalama gücü kilovat cinsinden ölçülen, yüksek güçlü, ultra hızlı, femtosaniye sınıfı (10^-15)* bir lazer sistemidir. Dolayısıyla, faktörü 10 kat arttırmamız gerekiyor. Çok iddialı bir girişim.”

* Femtosaniye Lazer (INTRALASE); miyop, hipermetrop, astigmat gibi kırma kusurlarının refraktif cerrahi ile tedavisinde kullanılan yeni bir lazer teknolojisidir.
Özel süper hidrofobik teknoloji; metal yüzeylerine yeni bir fiziksel özellikler kümesi kazandıran karmaşık bir mikro ve nanokristal yapı desenleri oluşturmak için lazerler kullanıyor.

2015 yılında Optik Profesörü Chunlei Guo ve Optik Enstitüsü’nün Kıdemli Bilim İnsanı Anatoliy Vorobyev; metal yüzeyini kalıcı olarak değiştirmek için kullandıkları ultra-kısa lazer darbelerini açıkladı.

Guo ve Vorobyev bu tekniği suyun itici olduğu metal yüzeyleri değil; aynı zamanda su çeken metal yüzeyler oluşturmada başarıyla kullandılar. Guo’nun laboratuvarı, metal yüzeylerin ortam ışığının hemen hemen tüm dalga boylarını emmek için bir işlem oluşturmasına ve ince, ultra verimli güneş pilleri de dahil olmak üzere geniş bir ticari uygulama yelpazesine sahiptir.

Bununla birlikte, Guo’nun laboratuvarında piyasada bulunan düşük güçlü lazerle 1 inç-1 inç’lik metal örneği hazırlaması yaklaşık bir saat sürer. Teknolojinin ticari açıdan uygulanabilir olmasını sağlamak için süreci hızlandırma konusunda daha güçlü, ultra hızlı femtosaniye lazer atımlarına ihtiyaç vardır.

Ancak; yüksek güçlü, fiber lazerler geliştirme konusunda uzmanlaşmış Marciante’nin laboratuvarı; iki ana zorluğu gidermeye ihtiyaç duyacaktır:
Birincisi, lazer ışınları genellikle çekirdek çapında çok küçük olma eğiliminde, konvansiyonel olarak tasarlanmış optik fiberlerle sınırlandırılmıştır. Lazer gücünün büyütülmesinde, fiberin göbeğinde çok fazla ışık yoğunlaşır, doğrusal olmayan özellikler hızla çoğalır ve lazer ışınının genişlemesine veya modüle edilmesine neden olur.
Marciante: “Kirişi kısa darbeyle sıkıştırmaya çalıştığınızda, o darbeye uymayan çok miktarda enerji oluşur. Kullanılabilir güç yayılır ya da istediğiniz yere odaklanmaz.”
İkinci sıkıntı ise; aşırı ısınmadır.

Marciante: “Lazer ışınını bir enerji seviyesinde; bir ucundan pompalayıp, diğer ucundan daha düşük bir enerji seviyesine çekiyorsunuz ve hiçbir işlem yüzde yüz termal olarak verimli olmuyor, bu yüzden ekstra enerji fiberde tükenmiş oluyor. Fiber erime noktasına kadar bile çok sıcak olabilir.”
Marciante, kendi ekibi tarafından yapılan araştırmalara ek olarak Amerika Birleşik Devletleri ve dışındaki deneyimli araştırmacılarla çalışarak, kanıtlanmış fiber tasarım ve üretim yeteneklerine sahip üçüncü taraf tedarikçiler getirecektir.
Marciante’nin araştırması şu sonuçları vermiştir:
-Yüksek güçlü, ultra hızlı femtosaniye fiber lazerlerle uyumlu, üstün lazer ışını özelliklerine sahip, tescilli daha büyük çekirdekli bir optik fiber,
-Özel fiberin çekirdeğinde doğrusal olmayanların etkilerini büyük ölçüde azaltmanın bir yolunu bulmuş oluyor.

Marciante: “Aslında fiberin uzunluğunu yarıya indirirseniz, iki kat daha fazla enerji harcayabilirsiniz. Sıcaklığı yarısına kadar boşa harcıyorsunuz demektir.
Bu çok heyecan verici bir çalışmadır. Dünyadaki hiç kimse, metal yüzeylerin belli bir femtosaniyede lazerle işlemeyi gerçekleştiremedi. Bu teknolojiyi kullanarak ticari ürünlerin piyasaya sürülmesi gerçek bir ezber bozan olacaktır. Bu, yeni bilimi yaratmak için ömür boyu sürecek bir fırsat.”

Kaynak:
phys
Etiketler
1 Oy2 Oy3 Oy4 Oy5 Oy (1 oy verildi, Ortalama: 5 üzerinden 5,00 oy )
Loading...

Benzer Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Close