Vanadyumdioksit

Tam 60 sene önce Morin, Vanadyumdioksit'in safha geçiş davranışını [11] keşfetmiş olmasına rağmen ancak 9 sene kadar önce Vanadyum temelli bir bileşik olan VO2'nin bu ilginç niteliğine ait bâzı yeni makalelerin yayınlanmasıyla, konu ilk kez daha geniş kitleler tarafından da ilgi çekmeye başlamıştı. Sonrasında geçen kısa zaman içinde mevzuyla ilgili, giderek artan ar-ge faaliyetleri neticesinde daha dikkât çekici yeni bulgulara [1] da ulaşılmaya başlandı.

(2 TABLO VAR AMA EKLEYEMEDİM LİNKTEN BAKABİLİRSİNİZ)


Günümüz itibârı ile ise muhtelif ülkeler tarafından VO2'nin yeteneklerinden yararlanmaya yönelik kapsamlı çalışmalar sürdürülmektedir. Fizik ve kimya gibi temel bilimler ile mühendisliğin ortak çalışmasının söz konusu olduğu bir saha olan "Malzeme Bilimi", günümüzde teknolojik ilerlemenin arkasındaki en önemli etkenlerden biri, muhtemelen de birincisidir.

Türklerin malzeme bilimi ile imtihanı ise hüzün verici bir hezimetten başka birşey değildir; sadece Krom [2] konusu bile bu acı yarayı tek başına anlamaya yeterli gelebilir. Memlekette, öteden beri bu sahada ellerinden geleni yapmaya gayret edenler de [3] vardır amma; bizim gözümüzde değerli tek bir malzeme mevcuttur: Beton! Hadi buna tuğla ve inşaat demiri1 ve asfaltı da ekleyelim de kalabalık yapsın...

Son yıllarda giderek yaygınlaştığı üzere artık malzeme yerine materyal diyen bir tür de türemiştir ki bu "sosyal medya ve mikipedya münevverlerinin(!)" konuştukları mevzu hakkında gerçek anlamda bir bilgileri olmadığı da sadece bu kıstas ile kolayca anlaşılabilir ve üstelik içlerinde metaryal, meteryal veya mataryel diye iyice zırvalayanlar bile mevcut olduğu gibi bütün bu kelimeler bir süredir sözümona Türkçe(!) yazılmış askeri şartnamelere bile girmiştir!

Malzemeye "malzeme" diyemeyenler; ya kendi anne ve babasını, dedelerini ve ninelerini, bütün geçmişini ve dilini hâsılı milletini, kimi zaman istemdışı bir şekilde de olsa küçük gören bir zavallıdır, ya câhildir ya da doğrudan haindir. Bu tür ezik ve derinden mandacı, köpekleşmiş zihniyete sahip insanların mevcut eğitim sistemi içinde öğretim görevlilerinden başlayarak sadece geçtiğimiz bir veya iki onyıl gibi çok kısa zamanda, bütün siyâsî, dînî, iktisâdî vs. toplum katmanlarının hepsinde birden böylesine yaygınlaşması ve ellerine düşen genç nesilleri2 hızla zehirlemesi, bu milletin geleceğine yönelik tek gerçek tehdidin geldiği yönü de içinde gizlemektedir. Bir Türkçe bilim dili oluşmadıkça bu ülkede gerçek bilimin asla yapılamayacağı kesindir, tıpkı çok çok uzun bir geçmiş boyunca da aynı sebeple yapılamadığı gibi...

V - Vanadyum
1801'de keşfedilen Vanadyum (V) elementi 23 atom numarası ile periyodik tabloda Titanyum (22) ile Krom (24) arasında yer alan, toplam 38 elementten oluşan "geçiş metalleri" adlı grubun üyelerinden biridir. Çekirdeğinde 23 proton ile birlikte 28 de nötron bulunur. Erime sıcaklığı 1890.0 °C, yoğunluğu ise 5.800kg/m3'tür. Pek çok yüksek evsaflı çelik bileşimi için vazgeçilmez alaşım elementlerinden biridir.

Buradaki esas konu olması itibarı ile bir Vanadyum bileşiği olan VO2'ye dönersek; bu malzeme üzerinde yapılan ar-ge çalışmalarını başlıca iki temel başlıkta incelemek düşünülebilir:

Bunlardan ilki Vanadyumdioksitin, metal-yalıtkan geçiş davranışının sağladığı anahtar etkisi sebebiyle, geleceğin çok hızlı ve düşük güç tüketen elektronik devrelerinin mesela yeni nesil bilgisayar işlemcilerinin geliştirilebilmesine yönelik en umut verici malzemelerden biri olmasıdır. Fakat konunun bu boyutu ilgi alanımızın dışında olduğu için merak edenler [4] ile başlayıp [5], [6] ile devam ederek ayrıntılara göz atabilir...

Burada kısaca değinilecek yön ise sadece bu malzemenin sunduğu "Uyarlanabilir Geniştayf Kızılötesi Kamuflaj" yetenekleri hakkında olacaktır.

Kızıl ve Ötesi
Bütün nesneler kızılötesi (ısıl) radyasyon yayarlar. Bu radyasyonun yoğunluğu sıcaklığa ve nesne yüzeyinin tabiatına bağlıdır. Düşük sıcaklıklarda söz konusu ısıl radyasyonun büyük bir bölümü daha uzun dalgaboylarındadır. Nesne ısındıkça radyasyon yoğunluğu hızla artar ve radyasyon daha kısa dalgaboylarına kayar.


Kızılötesi tayf yaklaşık olarak ~750nm ile 1mm arasındaki dalgaboyu bölgesini kapsar. Bu bölge ise genellike üç alt parçaya ayrılır:

Kısa dalga (veya yakın) kızılötesi:
750nm < dalgaboyu < 1.300nm
2,15e14Hz < frekans < 4,00e14Hz

Orta dalga (veya vasat) kızılötesi:
1.300nm < dalgaboyu < 3.000nm
2,00e13Hz < frekans < 2,15e14Hz

Uzun dalga (veya uzak) kızılötesi:
3.000nm < dalgaboyu < 1.000.000nm (1mm)
3,00e11Hz < frekans < 2,00e13Hz

Bugün için artık Vanadyumdioksit, nitelikleri iyi bilinen bir ısılrenkli3 malzemedir. Isılrenklenme olayı malzemelerin sıcaklığa bağlı olarak geçici renk değiştirmesi olarak tanımlanabilir. VO2'nin geçiş safhası sıcaklığı 340K (67°C) civarındadır ve yaklaşık 5°C'lik bir ısıl gecikme bölgesi de söz konusudur.

Bu alanda sürdürülen başlıca çalışmalardan biri de söz konusu safha geçişi sıcaklığının değiştirilebilmesine yöneliktir ki örneğin Tungsten katkısı ile bu sıcaklığın 35,5°C'ye indirildiğini gösteren bir makale [9] mevcuttur ve bu çalışma aynı zamanda yakın gelecekte yaygınlaşması beklenen laser silahlarına karşı koruma sağlamak amacıyla da VO2'nin önemli katkılar sağlayabileceğinin işaretlerini de vermektedir.

Gerek askeri keşif ve algılama imkânlarının gerekse mühimmat güdüm donanımlarının giderek gelişmesi söz konusu algılama ve güdüm yeteneklerinin önemli bir bölümünü meydana getiren kızılötesi teknolojisine karşı önlem alma ihtiyacını giderek arttırmış durumdadır.

İşte günümüzde VO2 temelinde sürdürülen ar-ge çalışmalarının büyük bir kısmı da bu sebeple, askeri amaçlarla ve yeni nesil kızılötesi kamuflaj yetenekleri kazanılması doğrultusunda sürdürülmektedir. Bu malzemenin sağlayabileceği önemli yeteneklerden biri de söz konusu kızılötesi kamuflaj yeteneğinin ortama göre uyarlanabilir olmasını sağlayabilecek özellikler barındırmasıdır. Bugün için tank kaplamalarından piyade giysilerine kadar geniş bir yelpazede mâlûm ülkelerde ar-ge çalışmaları sürdürülmektedir. Yine de gerçek sahaya bu malzeme teknolojisinin ne seviyede uyarlanabileceğini zaman gösterecek...


1. https://www.sciencenews.org/article/vanadium-dioxide-weird-phase-transition-just-got-weirder
2. Türkiye'nin Acı Krom Hikâyesi - http://uskudar.biz/malzeme-bilgisi/krom.html
3. Kıyakçılar, şeytanlar vs. hakkında - http://uskudar.biz/ihbarname/hâdise/kıyakçılar-ve-şeytanlar.html
4. https://phasechange-switch.org
5. Ultrafast Compact Silicon-Based Ring Resonator Modulators Using Metal-Insulator Switching of Vanadium Dioxide, 2010, Joyeeta Nag - Judson D. Ryckman - Michael T. Hertkorn - Bo K. Choi - Richard F. Haglund, Jr.- Sharon M. Weiss
6. Vanadium Dioxide: Metal-Insulator Transition, Electrical Switching and Oscillations - A Review of State of the Art and Recent Progress, 2015, Alexander Pergament - Aurelian Crunteanu - Arnaud Beaumont - Genrikh Stefanovich - Andrey Velichko
7. Anisotropic Vanadium Dioxide Sculptured Thin Films with Superior Thermochromic Properties, 2013, Yaoming Sun - Xiudi Xiao - Gang Xu - Guoping Dong - Guanqi Chai - Hua Zhang - Pengyi Liu - Hanmin Zhu - Yongjun Zhan
8. Durable Thermochromic VO2 Films Deposited By HiPIMS, 2017, Simon Loquai
9. Thermochromic and Femtosecond-Laser-Induced Damage Performance of Tungsten-Doped Vanadium Dioxide Films Prepared Using an Alloy Target, 2018, Mao-Dong Zhu - Chong Shan - Cheng Li - Hu Wang - Hong-Ji Qi - Dong-Ping Zhang - Wei Zhong Lv
10. Infrared Thermochromic Properties of Monoclinic VO2 Nanopowders Using a Malic Acid-Assisted Hydrothermal Method for Adaptive Camouflage, 2017, Haining Ji - Dongqing Liu - Haifeng Cheng - Chaoyang Zhang - Lixiang Yang - Dewei Ren
11. Oxides Which Show a Metal-to-Insulator Transition at the Neel Temperature, 1959, F. J. Morin


http://alarga.uskudar.biz/kemere/vanadyumdioksit.html#footnote_1

Gündemden düşmemesi gereken güzel bir konuya değinmişsiniz. Fen bilimler arasında fakültelerin kan kaybı ne yazık devam ediyor. Bir ülkenin geleceğin temeli bu alanlarda aranmalıdır.


Batman dan ihraç edilen kaliteli Krom madenleri kat ve kat bedelli işlenmiş olarak geri ithalatı acı örneklerden biridir.

Bu konuda yerden yere vurduğumuz İsrail'i örnek alın dersem haksız değilim.