Malzeme bilimi sayesinde bugün 3,5 milyardan fazla insan çoğu işini tek tuşla halledebildiği akıllı telefonları cebinde taşıyor. Bu durum malzeme biliminin ne kadar geliştiğini gösteriyor. Applied Materials CEO'su Omkaram Nalamasu, günümüzün akıllı telefonunu inşa etmenin 1980'lerde yaklaşık 110 milyon dolara mal olacağını, yaklaşık 200 kilovat enerji gerektireceğini ve cihazın 14 metre boyunda olacağını anlatmaktadır.
Adından da anlaşılacağı gibi malzeme bilimi, yeni malzemelerin keşfi ve geliştirilmesinde rol alıyor. Malzeme bilimi, cihazların ve devrelerin çok ötesinde; enerji üretiminde, geleceğin şehirlerinin inşasında, ulaşımda ve tıp alanında sayısız atılımın merkezinde yer alıyor. Bu alanda üç önemli malzemeden bahsedebiliriz. Bunlardan birincisi lityum-iyonu, ikincisi grafen ve üçüncüsü perovskittir. Birlikte bu üç malzemenin kullanım alanlarını inceleyelim.
Lityum iyon (Li-ion), bir çeşit yeniden doldurulabilir pildir. Cep telefonundan dizüstü bilgisayara kadar elektronik ürünlerde kullanılan lityum iyon piller, ağırlıklarına ve büyüklüklerine oranla sağladıkları yüksek güçleri sayesinde gün geçtikçe daha da yaygınlaşmaktadır. Lityum-iyon piller, yenilenebilir enerji depolanmasında önemli bir role sahiptir. Güneş ve rüzgar enerjisi fiyatlarının kömür ve benzinle rekabet edecek şekilde aşağı çekilmesine yardımcı olabilecek bir teknolojidir.
Kurşun kalemlerde bulunan grafitten türetilen grafen, sadece bir atom kalınlığında bir karbon tabakasıdır. Neredeyse ağırlıksızdır, ancak çelikten 200 kat daha güçlüdür. Elektriği ileten ve ısıyı bilinen diğer tüm maddelerden daha hızlı dağıtan bir malzemedir. Grafen; sensörlerin, yüksek performanslı transistörlerin ve hatta nöronların omurilikte iletişim kurmasına yardımcı olan jelin kullanılmasını sağlar. Esnek cihaz ekranı, ilaç dağıtım sistemi, 3D yazıcılar, güneş panelleri ve koruyucu kumaş gibi birçok yapıda grafen kullanır.
Perovskit ise oksit mineraller kategorisinde yer alan kristal yapıda ve ışıkla uyarıldığında yük ileten yarı iletkenlerdendir. Şu anda, ortalama bir güneş panelinin "dönüşüm verimliliği" yani yakalanan güneş ışığının elektriğe dönüştürülebileceği değer %16 civarındadır. Işığa duyarlı bir kristal ve çok yeni bir malzeme olan perovskit, bu değeri %66'ya kadar çıkarma potansiyeline sahiptir, bu değer de silikon panellerin toplayabildiğinin iki katına eşittir. Perovskitin bileşenleri doğada yaygın olarak bulunur ve silikon tabanlı güneş hücreleri ile karşılaştırıldığında üretimi kolay ve ucuzdur. Ayrıca standart bir silikon güneş paneli hücresinin üzerine bir perovskit tabakası ekleyerek önemli bir ek maliyet olmaksızın mevcut teknolojinin verimliliği artırılabilir. Yani uzun vadede herkesin uygun fiyatlı olarak güneş enerjisine erişmesi mümkün olabilir.
Bu üç malzeme de şu anda kullanılan malzemelerle kıyaslandığında çok daha iyi özellikler göstermelerinin yanında ek avantajlar da sağlamaktadırlar. Özellikle küresel ısınmayla karşı karşıya olduğumuz şu günlerde yenilenebilir enerji kaynaklarını daha etkin kullanmamızın önünü açabilirler.
