16:54:02

Tüm Sıcaklıklarda Eşsiz Güç ve Tokluğa* Sahip Bir Metal Alaşımı

Yeni alaşım, gelecekteki yüksek verimli havacılık motorları için umut vaat ediyor. İyi, hızlı, ucuz: sadece ikisini seçebilirsiniz. Günlük hayatımızda da bunların bazılarından sık sık ödün vermek zorunda kalırız, malzeme bilimcileri için ise ödün vermek işlerinin olmazsa olmazıdır. Ancak bazen, bilim insanlarının pastalarını yemelerine olanak tanıyan nadir bir tek boynuzlu at malzemesi keşfedilir.

ABD’deki araştırmacılar, süper güçlü ve sert olan ve bu özelliklerini hem aşırı düşük hem de yüksek sıcaklıklarda koruyabilen yeni bir metal alaşım geliştirdi. Bu alışılmadık özellik kombinasyonunun elde edilmesinin neredeyse imkansız olduğu düşünülüyor.

Niyobyum, tantal, titanyum ve hafniyumdan oluşan yeni alaşım, yüksek performanslı havacılık motorları ve diğer zorlu teknolojik uygulamalar için çok uygun görünüyor.

“Isıyı elektriğe veya itme gücüne dönüştürmenin verimliliği yakıtın yakıldığı sıcaklığa göre belirlenir – ne kadar sıcaksa o kadar iyidir. Ancak çalışma sıcaklığı, buna dayanması gereken yapısal malzemelerle sınırlıdır” diyor Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı‘nda doktora öğrencisi olan ilk yazar David Cook.

“Şu anda yüksek sıcaklıklarda kullandığımız malzemeleri daha da optimize etme becerimiz tükendi ve yeni metalik malzemelere büyük ihtiyaç var. Bu alaşım da bu konuda umut vaat ediyor.”

Benzeri Görülmemiş Malzeme Tokluğu
Alaşımlar, iki veya daha fazla metalin eritilmesi ve karıştırılmasıyla oluşturulur. Çoğu alaşım, erimiş karışıma eklenen diğer metaller veya elementlerle birlikte bir ana metalden yapılır. Örneğin sıradan çelik %90 kadarı demirden yapılır ve geri kalanı ise karbon, manganez, krom, nikel, molibden ve vanadyum gibi elementlerden oluşur.

Ancak bu yeni alaşım, refrakter yüksek entropi alaşımları (RHEA’lar) veya orta entropi alaşımları (RMEA’lar) olarak bilinen bir alaşım sınıfına aittir. Bu alaşımlar, her biri çok yüksek erime noktalarına sahip neredeyse eşit miktarda elementten oluşan bileşimleriyle tanımlanır ve bu da bazı çok ilginç özellikler ortaya çıkarır.

Tipik olarak, RHEA‘lar ve RMEA‘lar mukavemetleriyle bilinirler ancak düşük kırılma tokluğundan muzdariptirler. Yani, stres altında kırılmaya yatkındırlar. Ancak bu özel alaşım (Nb45Ta25Ti15Hf15), oda sıcaklığında tipik RMEA‘lardan 25 kat daha fazla kırılma tokluğu sergileyerek bu beklentileri yerle bir ediyor.

Araştırmacılar alaşımı farklı sıcaklıklarda zorlayarak mukavemetini ve tokluğunu -196°C’de (sıvı nitrojen sıcaklığı), 25°C’de (oda sıcaklığı) ve şaşırtıcı bir şekilde 1200°C’ye kadar çeşitli yüksek sıcaklıklarda test ettiler. Dikkat çekici bir şekilde, alaşım yüksek mukavemetini korudu ve test edilen tüm koşullarda kırılma direncini sürdürdü. Başka hiçbir geleneksel malzeme bu kadar sağlam değildir.

Tokluk Katan Bir ‘Kusur’
Ortak yazar Punit Kumar bir basın açıklamasında “Ekibimiz daha önce RHEA’lar ve RMEA’lar üzerinde çalışmalar yaptı ve bu malzemelerin çok güçlü olduğunu, ancak genellikle son derece düşük kırılma tokluğuna sahip olduğunu gördük, bu nedenle bu alaşım olağanüstü yüksek tokluk gösterdiğinde şok olduk” dedi.

Ekip, bu alaşımın neden beklenenden bu kadar farklı davrandığını anlamak için gelişmiş görüntüleme teknikleri kullandı. Özellikle Berkeley Lab’ın Moleküler Dökümhanesi‘nde dört boyutlu taramalı transmisyon elektron mikroskobu (4D-STEM) kullandılar. Bu incelemeler, alaşımın tokluğundan sorumlu mikroyapısal mekanizmanın bükülme bandı olarak bilinen bir kusur içerdiğini ortaya koydu.

Cook, “İlk kez, atomlar arasında keskin bir çatlağın varlığında, bükülme bantlarının aslında hasarı uzağa dağıtarak, kırılmayı önleyerek ve olağanüstü yüksek kırılma tokluğuna yol açarak bir çatlağın yayılmasına direndiğini tespit ettik” dedi.

Sonuçlar umut verici olmakla birlikte, alaşımın jet türbin motorları veya roket itici nozulu gibi uzay aracı bileşenleri gibi ticari uygulamalarda kullanılabilmesi için daha fazla araştırma ve test yapılması gerekecektir.

Bu içeriği beğendiyseniz lütfen çevrenizle paylaşınız…

07:09:18

Bitter Çikolata Ağır Metaller İçeren Tek Gıda Değil. İşte Kendinizi Nasıl Koruyacağınız…

Consumer Reports’un yeni araştırması çikolata severlerin yüreğine korku saldı. Bilim insanları 28 bitter çikolatayı test ettikten sonra hepsinde kurşun ve kadmiyum ağır metalleri tespit etti. Çikolataların 23’ünde, sadece bir ons yemek, bir yetişkini Kaliforniya’daki halk sağlığı yetkilileri tarafından gıdalardaki ağır metaller için önerilen günlük üst eşiğin üzerine çıkaracaktır ki yazarlar bunu mevcut en koruyucu standart olduğu için seçtiklerini söyledi.

Ancak uzmanlar bu raporun daha büyük bir soruna sadece küçük bir pencere açtığını söylüyor. Ağır metaller birçok farklı gıdada tespit edilebilir ve sınırlı testler ve etiketleme gerekliliklerinin eksikliği tüketicileri karanlıkta bırakmaktadır. Ancak maruziyetinizi sınırlamak ve ailenizi korumak için atabileceğiniz adımlar var.

Ağır metal içeren gıdaları tüketmenin riskleri nelerdir?
Demir gibi bazı metaller sağlığınız için gereklidir. ABD Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezleri‘ne (CDC) göre, kurşun ve kadmiyum gibi diğerleri, herhangi bir miktarda vücut için yararlı bir amaca hizmet etmez ve büyük miktarlarda toksiktir.

Örneğin, hiçbir kurşun seviyesi güvenli kabul edilmez, ancak vücutta biriktikçe daha da tehlikeli hale gelir. Vücutları küçük ve hâlâ gelişmekte olduğu için en ciddi riskler çocuklar içindir. CDC‘ye göre, kurşuna maruz kalmak neredeyse tüm organ sistemlerini etkileyebilir, ancak beyni de içeren merkezi sinir sistemi için özellikle tehlikelidir. Kan konsantrasyonunun 10 µg/L kadar düşük olması çocukların sinirsel gelişimini yavaşlatabilir. Hem çocuklarda hem de yetişkinlerde kurşun ayrıca hafızayı etkileyebilir ve anemi, mide sorunları ve yüksek tansiyon gibi durumlara neden olabilir.

Kadmiyuma uzun süre maruz kalmak ise hem çocuklarda hem de yetişkinlerde mide sorunlarına yol açabilir ve böbreklere zarar verebilir.

Kurşunun popüler çikolatalara girdiğine dair son bulgular, Mount Sinai’deki Icahn Tıp Fakültesi‘nde çevre tıbbı profesörü olan Dr. Robert Wright‘ı şaşırtmadı. Bir miktar kirlenme kaçınılmazdır. Wright, bitter çikolata temel bir gıda olmadığından ve bu nedenle siz – ve özellikle çocuklar – muhtemelen çok fazla yemediğinizden, aşırıya kaçmadan tadını çıkarmaktan vazgeçmeyeceğini söylüyor – ancak ebeveynlerin çocuklarına Consumer Reports‘un en fazla kurşun ve kadmiyum içerdiğini söylediği markaları yedirmemelerini öneriyor. Wright, bitter çikolatanın manşetlerde yer almasının, şirketlerin neden bazı barlarda diğerlerinden daha fazla ağır metal bulunduğunu daha yakından incelemesine yol açacağını umduğunu da sözlerine ekliyor.

Gıdalarda neden ağır metaller var?
Kurşun ve kadmiyum da dahil olmak üzere birçok ağır metal toprakta doğal olarak bulunur ve topraktan gıda tedarikine girer. Ancak bazıları tarım, sanayi ve ulaşımdan kaynaklanan kirlilik de dahil olmak üzere küresel olarak insan faaliyetleri tarafından çevreye eklenmiştir.

Örneğin, kurşun 1996’da yasaklanana kadar ABD’de onlarca yıl benzinde kullanıldı ve atmosfere yayılarak toprağa karıştı ve bugüne kadar toprakta kaldı, diyor Wright. “Hemen hemen tüm gıdalarda ölçülebilir miktarda – ağır metal – var,” diyor Wright, “çünkü toprağımızda metaller var.”

FDA, balıktaki cıva ve pirinçteki arsenik de dahil olmak üzere diğer gıdalardaki güvenli olmayan ağır metal miktarları konusunda halkı uyardı. Cıva, kısmen volkanik patlamalar gibi doğal nedenlerden ve yakıt için kömür yakmak, belediye atıklarını yakmak ve elektrikli ekipman üretimi gibi endüstriyel süreçlerden kaynaklanan atık ürün olarak balıklarda yaygın olarak bulunur. Bu arada pirinç, içinde yetiştiği toprak ve sudan arsenik emme eğilimindedir. Arsenik ayrıca yer kabuğunun bir parçası olarak doğal yollarla ve pestisit kullanımı gibi insan faaliyetlerinin bir sonucu olarak da ortaya çıkar.

Peki, bitter çikolata yemeyi bırakmalı mıyım?
Buffalo Üniversitesi‘nde halk sağlığı alanında doçent olan Katarzyna Kordas, çikolataya takılmamak için iki ana neden olduğunu söylüyor. Birincisi, ağır metallerin muhtemelen birçok farklı gıdada eser miktarda bulunduğu gerçeğidir. FDA, Total Diet Çalışması için yılda birkaç yüz gıda da dahil olmak üzere her yıl sınırlı sayıda gıdayı test ederken, belirli markalardan veya mağazalardan alınan gıdaları test etmemektedir ve üreticilerin gıda etiketlerinde ağır metalleri açıklamaları gerekmemektedir.

“Üretilen ürünlerde ne olduğu konusunda daha iyi etiketleme ve daha fazla şeffaflık için çağrılar yapılmaktadır. Bunun için şirketlerin ürünlerini düzenli olarak test etmeleri ve bu bilgileri hem kullanıma sunmaları hem de ağır metalleri mümkün olduğunca azaltmak için harekete geçmeleri gerekiyor,” diyor Kordas. “Bunu anlamak sadece bireylere bağlı olmamalı.”

Ancak bu arada, tek bir gıda türünün üzerinde durmak gerçekten mantıklı değil. Bu da Kordas‘ın bitter çikolatadan vazgeçmemek için ikinci nedenine yol açıyor: vazgeçerseniz, sağlık yararlarını kaçırabilirsiniz

Bu içeriği beğendiyseniz lütfen çevrenizle paylaşınız…

00:09:06

NASA, dünyadaki herkesi milyarder yapabilecek asteroidi keşfetme görevini başlattığını doğruladı…

NASA'nın Psyche görevi, Mars ve Jüpiter arasında Güneş'in yörüngesinde dönen 140 mil genişliğindeki metal zengini Psyche asteroidini keşfetmeyi amaçlıyor. NASA, teorik olarak Dünya'daki herkesi milyarder yapmaya yetecek 8,000 katrilyon Sterlin değerindeki bir asteroidi keşfetmek üzere önümüzdeki yıl bir görev başlatacağını doğruladı.

Psyche görevi, Mars ve Jüpiter arasında Güneş'in yörüngesinde dönen 140 mil genişliğindeki metal zengini Psyche asteroidini incelemeyi amaçlıyor.

NASA'nın Jet İtki Laboratuvarı'na göre asteroit, güneş sistemimizin 'yapı taşlarından' biri olan 'erken bir gezegenin açıkta kalan nikel-demir çekirdeği' gibi göründüğü için benzersizdir.

Laboratuvarın internet sitesinde “Dünya da dahil olmak üzere kayalık, karasal gezegenlerin derinliklerinde bilim insanları metalik çekirdeklerin varlığına dair çıkarımlarda bulunuyorlar, ancak bunlar gezegenlerin kayalık örtülerinin ve kabuklarının ulaşılamayacak kadar altında yer alıyor” deniyor.

“Dünya'nın çekirdeğini doğrudan göremediğimiz veya ölçemediğimiz için Psyche, karasal gezegenleri yaratan şiddetli çarpışma ve yığılma tarihine eşsiz bir pencere sunuyor.”

Psyche, Dünya'nın çekirdeğinde bulunanlara benzer malzemelerden oluşuyor ve Forbes bu çekirdeğin 10.000 katrilyon dolar – 8.000 katrilyon sterlin – değerinde demir, nikel ve altın içerdiğinin düşünüldüğünü bildirdi.

Yayın organı daha önce de asteroitten maden çıkarılabilmesi halinde ortaya çıkacak zenginliğin 'yaklaşık 74 trilyon dolarlık Dünya ekonomisini nasıl çökerteceğini' açıklamıştı.

NASA'nın görevinin bu yılın başlarında başlatılması gerekiyordu, ancak uzay ajansı 'görev geliştirme sorunlarının bir sonucu olarak' süreyi kaçırdığını söyledi ve bu da 'görevin 2023'te başarılı bir şekilde başlatılması için bu sorunların üstesinden gelip gelemeyeceği' konusunda bir iç incelemeye yol açtı.

Bağımsız inceleme kurulu hâlâ raporunu tamamlarken, NASA Psyche görevinin hâlâ devam ettiğini ve şimdi 10 Ekim 2023'te açılan yeni bir fırlatma dönemini hedeflediğini doğruladı.

NASA'nın Washington'daki Bilim Misyonu Direktörlüğü'nün yönetici yardımcısı Thomas Zurbuchen şunları söyledi: “Bağımsız inceleme kurulunun ve JPL liderliğindeki ekibin görevin başarısına yönelik sıkı çalışmalarını takdir ediyorum.

“Psyche'den çıkarılan dersler tüm görev portföyümüzde uygulanacak. Psyche'nin ömrü boyunca sağlayacağı bilimsel bilgiler ve kendi gezegenimizin çekirdeğini anlamamıza katkıda bulunma vaadi beni heyecanlandırıyor.”

Psyche görevi, NASA'nın 'tek bir baş araştırmacı tarafından yönetilen düşük maliyetli, rekabetçi görevler' dizisi olan Discovery programının bir parçası olarak 2017 yılında başlatıldı.

JPL Direktörü Laurie Leshin de 'Psyche ekibiyle son derece gurur duyduğunu' söyledi ve ekledi: “Bu inceleme sırasında, gelecekteki fırlatma tarihine doğru şimdiden önemli bir ilerleme kaydettiklerini gösterdiler. Planın ilerleyeceğinden eminim ve bu görevin getireceği eşsiz ve önemli bilim beni heyecanlandırıyor.”

Bu içeriği beğendiyseniz lütfen çevrenizle paylaşınız…

Aşırı zorlu koşullarda hayatta kalabilen, açlıktan ölmek üzere olan mikroorganizmalar, sadece üç günde bir çiviyi “yemeyi” başardılar. Şili'de bir bilim insanı, ülkenin son derece kirletici madencilik endüstrisini temizlemeye yardımcı olabileceğini umduğu “metal yiyen” bakterileri test ediyor.

33 yaşındaki biyoteknoloji uzmanı Nadac Reales, Santiago'nun 1100 km kuzeyindeki bir sanayi kasabası olan Antofagasta'daki laboratuvarında ekstremofiller yani ekstrem ortamlarda yaşayan organizmalarla testler yapıyor.

Reales bu fikri, henüz üniversitedeyken, bakırın çıkarılmasını kolaylaştımak için mikroorganizmaları kullanarak bir maden tesisinde testler yaparken ortaya çıktı.

Reales, verdiği demeçte, “Madencilik endüstrisinde çeşitli ihtiyaçlar olduğunu fark ettim, örneğin metalik atıklarla olanlar” dedi.

Bazı metaller eritme tesislerinde geri dönüştürülebilir, ancak 50 ton kaya alabilen HGV kamyon hazneleri gibi diğerleri, ülkenin madencilik endüstrisinin çoğuna ev sahipliği yapan Şili'nin Atacama Çölü'e atılmamalı ama çoğu kez atılır.

Şili, ülkenin GSYİH'sının %15'ini oluşturan dünyanın en büyük bakır üreticisidir ve bu da çevreyi kirleten çok sayıda maden atığı ile sonuçlanmaktadır.

Şu anda kendi şirketi Rudanac Biotec'i yöneten Reales, araştırmasında Leptospirillum adlı demir oksitleyici bakterilere odaklandı.

Bakterileri, Antofagasta'dan yaklaşık 350 km uzaklıkta, deniz seviyesinden 4.200 metre yükseklikte bulunan Tatio gayzerlerinden çıkardı.

Bakteriler “Çoğu metalin nispeten yüksek konsantrasyonlarından pratik olarak etkilenmeyen asidik bir ortamda yaşıyor” dedi.

“İlk başta bakterilerin bir çiviyi parçalaması iki ay sürdü.”

Ancak aç kaldıklarında, uyum sağlamaları ve kendilerini beslemenin bir yolunu bulmaları gerekiyordu.

İki yıllık denemelerden sonra, bakterinin “yeme” hızında belirgin bir artış oldu ve sadece üç günde bir çiviyi yiyip bitirdi.

Şaşırtıcı fayda
Reales, “Kimyasal ve mikrobiyolojik testlerin” bakterilerin insanlara veya çevreye zararlı olmadığını kanıtladığını söylüyor.

Reales ile çalışan dört kişilik bir ekibin parçası olan mikrobiyolog Drina Vejar, “Laboratuvarda önemli bir testi geçmiş olan bu projede her zaman çok fazla potansiyel gördük” dedi.

“Özellikle bu kadar çok kirletici endüstriye sahip tüm bu şehirlerde daha sürdürülebilir bir kalkınma planlamamız gerektiğinde bu gerçekten gerekli.”

Madencilik şirketleri araştırmaya ilgi gösterdi, ancak Rudanac Biotec daha önce yeni başlayanlar için bir devlet fonundan yararlanırken, şirketin bir sonraki deneme aşamasına geçmek için yatırıma ihtiyacı var.

Reales, yönteminin “orta boy bir kiriş mi yoksa bir huni mi yiyebileceğini” görmek için paraya ihtiyacı olduğunu söylüyor.

Parçalanma süreci tamamlandığında geriye kırmızımsı bir sıvı kalıntısı kalıyor, bu kalıntının kendisi de şaşırtıcı kaliteye sahip olan çözücü olarak bilinen bir çözeltidir.

Reales, “Biyo parçalanmadan sonra üretilen ürün (sıvı), hidrometalurji adı verilen bir işlemde bakırın geri kazanımını iyileştirebilir” dedi.

Esasen, sıvı kalıntı, liçte mevcut kimyasal kullanımından daha sürdürülebilir bir şekilde bakırı kayadan çıkarmak için kullanılabilir.

Reales, bunun yeşil madenciliğin “tamamen uygulanabilir” olduğu anlamına geldiğini söylüyor.

Bu, kanunen yapmaları gereken bir şey olan, aynı zamanda kirliliklerini azaltırken, büyük ölçekli bakır veya diğer minerallerin çıkarılmasını iyileştirmek için kullanabilecek madencilik şirketleri için büyük ilgi görüyor.

Reales kısa süre önce teknolojisi için uluslararası bir patent talebinde bulundu, ancak daha da önemlisi, bunun ülkesinin madencilik bölgelerindeki araziyi kirleten metal atıklarını azaltmaya yardımcı olacağını umuyor.

Bu içeriği beğendiyseniz lütfen çevrenizle paylaşınız…