Necdet Arslan: Plazma Teknolojisi Sınırları Aşıyor

0
123

Günümüzde plazma fiziği ve plazma teknolojileri gibi alanlarda birçok inceleme ve araştırma yapılıyor. Çağdaş bir teknoloji olan plazma, çeşitli alanlarda kullanılıyor ve gün geçtikçe uygulama alanları artıyor. Enerji, metalürji, tıp, tekstil, otomotiv, uzay gibi çok geniş bir yelpazede kullanım alanına sahip plazmayı Yeditepe Üniversitesi’nde öğretim görevlisi olan Prof. Dr. Necdet Aslan ile konuştuk.

Necdet Arslan: Plazma Teknolojisi Sınırları Aşıyor

Necdet Bey kendinizden bahseder misiniz?

Hacettepe Üniversitesi Fizik Mühendisliği Bölümü’nden birincilikle mezun oldum. ODTÜ Nükleer Mühendisliği Bölümü’nde yüksek lisans yapmaya başladım. 1985 yılında Milli Eğitim Bakanlığı’nın yurt dışı burs sınavını birincilikle kazandıktan sonra Türkiye’deki yüksek lisans eğitimimi tamamlayamadan ABD’de, Michigan Üniversitesi’nde yüksek lisans ve doktora yapmaya başladım. Michigan Üniversitesinde Prof. Dr. Ziya Akcasu PLAZMA TEKNOLOJİSİ gibi bir Türk bilim adamından eğitim almak benim için büyük bir şanstı. Yüksek lisans tezim de plazma konusunda deneysel çalışmalar üzerinde oldu. Türkiye’ye geri dönükten sonra fizik alanında kendini geliştirmiş birkaç arkadaşımla birlikte yeni kurulmuş olan Marmara Üniversitesi Fizik Bölümü’nde çalışmalara başladık. Bu üniversitede 6 yıl öğretim görevlisi olarak çalıştım. Öğretim görevliliğimin yanı sıra önde gelen elektronik firmalarında danışmanlıklar yaptım ve hatta AR-GE koordinatörü olarak da çalıştım. 1998 yılında Yeditepe Üniversitesi’nden teklif aldıktan sonra burada çalışmaya karar verdim.

Üniversitedeki çalışmalarınızdan ve öğrencilerinizle olan diyaloğunuzdan bahseder misiniz?

Öğrencilerle bir arada olmayı, onlarla zaman geçirmeyi her zaman sevmişimdir. Derslerin yanı sıra, iş hayatlarında da onlara fayda sağlayabileceğim her türlü bilgiyi kendileriyle paylaşırım. Üniversite ortamının özgür olması gerektiğini düşünüyorum ki bunu Yeditepe Üniversitesi’nde buldum. Üniversitede olmadığım zamanlarda öğrencilerime odamın veya laboratuvarımın anahtarını bırakır, oradaki kaynakları rahatlıkla kullanmalarını sağlarım. Üniversitede öğrenci kulüpleri kurduk. 2005 yılında birkaç öğrencim ile birlikte tek kişilik, 4.5 metre uzunluğunda, 2 metre genişliğinde ve elektrik motoruyla çalışan güneş arabası yaptık. Aracın birçok aksamını yurt dışından getirdik. Satın aldığımız güneş hücrelerini de öğrencilerimle panel haline dönüştürdük. Tasarladığımız araç, TÜBİTAK tarafından gerçekleştirilen Türkiye’deki ilk güneş arabası yarışmasında üçüncü oldu. 2005 yılından bu yana güneş enerjisi ve elektrikli motorun önemini insanlara aktarmak için TV programlarına, konferanslara ve panellere katılıyorum. Üniversitede yaptığımız birçok akademik çalışmalarla uluslararası projelerde ödüller aldık. Dünyanın sayılı bilim vakıflarından biri olan ABD Ulusal Bilim Vakfı’ndan ve NATO’dan proje destek bütçeleri aldık. Avrupa’nın birçok ülkesiyle birlikte ikili iş birliği projeleri kapsamında önemli çalışmalara imza atıyoruz.

Yeditepe Üniversitesinde öğretim görevlisi olarak çalışıyorsunuz. Aynı zamanda bir şirketiniz de var. Şirketinizin çalışmalarından bahseder misiniz?

2010 yılında, ileri teknoloji içeren fizik, elektronik, mekanik ve optik deney setleri imal etmek üzere ELES Elektromekanik’i kurdum. Firmamızın amacı, uluslararası standartlarda tamamen yerli olanaklarımızı kullanarak ürettiğimiz inovatif deney setlerini, ihtiyaç duyan kişi ve kurumlara sunmak. Bu deney setleri yurt dışından oldukça pahalıya geliyor. Maliyet açısından daha ulaşılabilir bir çözüm oluşturuyoruz. İlköğretim, ortaöğretim, teknik liseler ve üniversitelerde kullanımlarını artırmayı amaçlıyoruz. Yurt dışından getirilen basit bir deney seti minimum 2-3 bin Euro tutarında. Üniversitelerde ve liselerde bulunan bir adet deney seti hangi öğrenciye deney yapabilme imkanı sunabilir ki, her laboratuvarda aynı anda onlarca öğrenci bulunuyor. Fiziğin en temel unsurlarından biri olan bilimsel deney yöntemini her öğrencinin gözlemlemesi gerekiyor. Bugüne kadar 40 üniversiteye deney seti sattık. Londra Lisesi gibi önemli liselerde deney setlerimiz kullanılıyor. Gerek okullardan direkt olarak gerekse çözüm ortağı olarak çalıştığımız 3 farklı şirketten deney seti siparişi geldiğinde alanında uzman ekibimiz ve bazı öğrencilerimle 1-2 hafta üretime odaklanıyoruz. Firmamız bir ayda yaklaşık 100 adet deney setini üretecek kapasiteye ulaştı. Gençlerimizi aydınlık bir geleceğe hazırlamak misyonumuz. Buna inandığım için eğitim alanındaki görevlerimi de çok önemsiyorum. Bu yüzden de şirketim her zaman ikinci planda kalıyor fakat eğitim alanımı da desteklediği için önemli bir amaca hizmet ediyor. Bu durumdan gayet memnunum.

Uzmanlık alanlarınız nelerdir?

Teknik olarak düşünüldüğünde fizik neredeyse bütün bilim dallarını içerdiği için bunların üzerinde bir konumda yer alıyor. Fiziğin ne kadar kutsal bir meslek olduğunu, lise yıllarımdan itibaren hissetmeye başladım. Plazma teknolojisi benim uzmanlık alanlarımdan biri. Doçentlik sınavı esnasında jüri hocalarından birisi; “Sınıfa girdiğin zaman öğrencilerine plazmayı nasıl anlatırsın?” diye ilk soruyu sordu. Ben de sınıftaki öğrencilere kafalarını kaldırıp tavandaki floresan lambalarına bakmalarını söyler, onun bir plazma olduğundan bahseder ve şu an bir plazmaya baktıklarını söylerdim, dedim. Bu cevabın üzerine ayrıca hem tüp içindeki plazmanın şeklini hem de bunu çalıştıracak SMPS devresini çizdim. Konuşmalarımdan o kadar etkilendiler ki başka soru sormaya gerek duymadılar ve o anda bana cüppe giydirdiler ve doçentliği kazandım. Hem nümerik hem de deneysel plazma alanlarının yanında diğer bir İhtisas alanım da hem DC hem AC (50 Hz veya 1-30 kHz) yüksek voltaj güç kaynakları tasarlamak, imal etmek ve pazarlamaktır. DC ve AC olarak 15 bin volt, 20 bin volt, 40 bin volt gibi; frekansı, genliği ve elektrot yapısı ayarlanabilir güç kaynakları yapıp, firmam aracılığıyla satıyorum. Türk firma olarak bunun üretimini bir tek biz gerçekleştiriyoruz. Plasma (diagnostics) yani plazmanın oluşturulması, bunlar için gereken şartlar ve bunların özelliklerini incelemek de uzmanlık alanlarım arasında yer alıyor.

Plazma teknolojisinden bahseder misiniz?

Plazma maddenin dördüncü hali olarak kabul edilir ve pozitif ve negatif yüklü gaz parçacıkların kollektif hareketlerinin tamamını ifade eder. Bütün maddelerin gaz halleri yalıtkan iken plazma hali elektriği çok iyi iletir ve hatta manyetik alandan da etkilenir. Bu da plazmanın en büyük özelliğidir. Plazma, nefes aldığımız atmosferde değil çok daha yükseklerde yer alan iyonosfer de uzaydan (özellikle güneşten) gelen çok RÖPORTAJ enerjik fotonlardan ve kozmik ışınlardan dolayı oluşur. Bu enerjiyi dağıtan ve yok eden yıldırım ve şimşekler doğal plazmanın en güzel örneklerindendir. Çok yüksek sıcaklıkta çekirdeği olan ve tüm atomları elektronlarından ayrılmış Güneş de bir plazmadır. Teorik olarak en düşük sıcaklık, 0 Kelvin, yani -273.15 derece santigrattır. Sıcaklığın bir alt limiti varken, üst limiti yoktur. Güneş’teki yüzbinlerce hatta çekirdeğindeki milyonlarca derecedeki yüksek sıcaklıktan dolayı atomlar elektronlarını tamamen yitirmiş tam iyonize olmuş olarak çekirdek füzyon reaksiyonları yaparlar bu da plazmayı idame ettirir. Albert Einstein’ın Nobel Ödülü aldığı çalışması Foto Elektrik’in de metal yüzeylerde elektronları hareket ettiren fotonların kaynağı olan Güneş de bize hayat veren bir plazmadır. Bir gazı plazma haline dönüştürebilmek için enerjiye ihtiyaç duyarız. Evren şöyle yapıyor; Güneş’ten gelen kozmik ışınlar veya diğer radyasyon iyonosfere ilk çaptıklarında, enerji vermeye başlıyor. Enerjiyi alan gazın atomlarındaki elektronlar hareket ediyor ve artılar, eksiler, iyonlar ortaya çıkıyor. Nötr bir atoma elektron kaybettiğinde iyon deriz. İşte bu çoğalan yük miktarları da plazmanın başka bir hali olan şimşekler ve yıldırımlara dönüşüyor. Her elementin elektronları da farklılık gösterebilir. Hidrojenin 1, helyumun 2, uranyumun 238 elektronu vardır. Evrenin ilk oluşumu sırasında uranyumdan çok daha ağır, yaklaşık bin elektronu olan elementler vardı. Radyoaktif bozunum yapan atomlar sürekli olarak en temel haline dönüşüyor. Bozunum milyonlarca yıl sürüyor. Laboratuvarda vakum ortamında plazma oluşturmak için için genelde malzemeyle reaksiyona girmeyen argon gazı kullanırız. Vakum içine konulan bu gaza enerji verilerek içeride iletken bir plazma ortamı oluşturulur ve bu ortamda atom buharlaştırma veya söktürme tekniğiyle istenilen malzemelerden yüzeylerde ince film katmanları oluşturulabilir. Yarı iletken ve sensör üretiminin temel taşı budur. Bu sistemlerde hem mekanik hem de diffüzyon veya turbo pompalara ihtiyaç olduğundan bu oldukça pahalı bir teknolojidir. Tabii bu sistemleri baştan sona yerli olarak üretebilirsek durum değişebilir. Atmosferik basınç ortamında da plazma üretmek mümkündür. Çok az oksijende kullanarak belli bir tüpten azot argon gibi gazları geçiririz. Tüpün ucundaki nozuldan elektrot olarak bir delik açarız. Deliğin içi yapısı yivli spiral şeklinde olur. Gaz tüpün ucuna gelmeden hemen önce 1-2 cm gibi bir alanda 1-10 bin voltluk yüksek voltaj uygulanır ve böylelikle gaz veya gaz karışımı, plazmaya dönüşmüş vaziyette uçtan çıkar. Bunlar eğer çok akımlı güç kaynaklarıyla yapılırsa kaynak makinası görevi görür ama eğer akımı düşükse oda sıcaklığının çok az üzerinde bir huzme olarak dışarı çıkarlar. İşte bu plazmanın malzeme yüzeyi üzerinde inanılmaz şekilde etkileri vardır. Bu soğuk plazma yüzey gerilimini değiştirir, hirofobik veya hidrofilik özellik kazandırır, boyaların metallere astarsız tatbikini sağlar, yüzeye yapışkanlığı artırır, hatta sterilizasyon sağlar.

Plazma teknolojileri ağırlıklı olarak hangi sektörlerde kullanılıyor?

Genel aydınlatma ürünlerinde ağırlıklı olarak kullanılıyor. Günlük yaşamımızda kullandığımız plazmalı nesneler arasında floresan lambalar, plazma televizyonlar ve klimalar ve sterilizasyon cihazları yer alıyor. Günümüzde tıp, tekstil, uçak endüstrisi, otomobil, kağıt, elmas, elektronik çip yapımı, savunma sanayi, kristal büyütme, radar araştırmaları ve uzay teknolojisinde roketlerin fırlatılması gibi değişik alanlarda kullanılıyor. Son yıllarda insanların gıda ile ilgili beklentilerinin artması sonucu, kaliteyi etkilemeden gıdaların sterilize edilmesi daha çok önem kazanmaya başladı. Bir projemizde, plazma teknolojisi kullanarak sütü sterilize ederek sütün raf ömrünü uzattık ve bu projemizle de yurt dışındaki birçok kuruluştan ödül aldık. Plazma teknolojisi ile cam, naylon ve tekstil yüzeyine kaplamalar da yapılabiliyor. Bunları yapabilmek için dielektrik bariyer deşarj dediğimiz metodu kullanıyoruz. Bazı markalar araba tamponunu plazmadan geçirdikten sonra boya yapıyor ve bu sayede boya bir daha çıkmıyor.

Türkiye’deki ileri teknoloji ve plazma endüstrisinin gelişmesine yönelik önerileriniz neler?

Öncelikli olarak motor üretimindeki dışa bağımlılığımızı ortadan kaldırmalıyız ve firmalarımız kendi motorlarını üretmeli. Motorların iç aksamlarında bulunan neodyum mıknatısların ülkemizde üretilmesi, stratejik anlamda büyük bir öneme sahiptir. Neodyum, güçlü manyetik alana sahip mıknatıslardan biridir. Vakum pompası üretimini de çok az sayıda firma yapıyor. Mekanik, turbomoleküler ve difüzyon vakum pompalarının üretimi konusunda daha hızlı yol almamız gerekiyor. Birlikte çalıştığımız bir arkadaşla böyle sistemler de tasarlıyoruz. Plazmanın en önemli kullanım alanlarından biri de nükleer füzyon teknolojisidir. Güneşin sıcaklığının çok yüksek olmasından dolayı atomlar birbirleriyle kaynaşarak daha ağır çekirdek oluşturuyor. Ortaya nötron ve gama ışınları gibi füzyon reaksiyonlar çıkıyor. Güneşin çekirdeğinde ve yüzeye yakın tüm katmanlarında oluşan bu reaksiyonlarla yüksek enerji açığa çıkıyor. 2 hafif çekirdek ağır çekirdek oluşturursa buna füzyon, ağır çekirdek, hafif parçalara bölünürse buna fisyon deniliyor. Fisyon, uranyumun nötron etkisiyle parçalanmasıyla oluşuyor. Karadeniz Bölgesinde fay hattı boyunca toryum rezervleri var. Bu toryumu kullanarak çok daha güvenilir kaza riski çok daha az olan nükleer reaktörler yapılabiliyor. Ne güzel ki ülkemizde bu maden dünyada en çok ikinci sırada ve gelecekte bunu etkin olarak kullanabilirsek en gelişmiş ülkelerin arasına girebiliriz. Ama bunun için milletçe el ele vererek çalışmamız gerekiyor. Henüz tam çalışmayan ama çalışması çok yakın zamanda başlayacak olan füzyon reaktörlerin yakıtı döteryum ile sağlanabilir. Karadeniz’in derinliklerinden döteryum dioksit yani ağır su elde edebiliriz. Bundan da döteryum üretebiliriz. Görüldüğü gibi bizde nükleer füzyon reaktörü için de yakıt bulunuyor. Pahalı bir teknoloji olmasına rağmen, nükleer fisyon yanında nükleer füzyon teknolojisi sayesinde de enerji bağımlılığımızı ortadan kaldırarak kendi enerjimizi üretebiliriz. Füzyon çalışmalarında sıkça kullanılan araca da tokamak diyoruz. Tokamak, tıpkı konvansiyonel bir elektrik santrali gibi, bir füzyon elektrik santrali de bu türbinleri ve jeneratörleri kullanarak buhar ve sonra elektrik üretmek için ısıyı kullanıyor. Türkiye olarak International Tokamak’a (ITER) da üyeyiz.

Ulusal Metroloji Enstitüsü’nün çalışmalarından bahseder misiniz?

TÜBİTAK tarafından Ulusal Metroloji Enstitüsü’nün plazma metrolojisi alanında bir laboratuvar kurulması çalışmalarında yer alıyorum. Türkiye’de plazma alanında yapılan tüm ölçümleri güvence altına almak, bu ölçümlerin uluslararası sisteme entegrasyonunu sağlamak, mevcut ve yeni ölçme teknolojilerini geliştirmek gibi bir hedefimiz var. Şimdilik plazma teknolojisi üzerine çalışan 4 kişilik bir ekibimiz var. Yakın zamanda büyük ses getirecek çalışmalara imza atacağımıza inanıyoruz.

Dünyada gelişmekte olan yeni teknolojilerden biri de otonom araçlar. Otonom araçlar üzerinde de çalışmalarınız olduğunuzu biliyoruz. Biraz bahseder misiniz?

Sürücüsüz ya da otonom otomobillerin yakın gelecekte eşi benzeri görülmemiş bir ekonomik, sosyal ve çevresel bir değişime de yol açacaklarını düşünüyorum. Otonom araçlarda hassas sensör verileri, geniş veri analizleri, makine öğrenmesi ve yapay zeka gibi teknolojiler kullanılıyor. Otonom araçta bulunan kamera ultrasonik mesafe sensörleri ve Lidar radarları olan sensörler sayesinde, çevredeki insanları, yapıları, trafik levhalarını, yol şeritlerini algılayarak ona göre yoluna devam ediyor. 2005 yılında ürettiğimiz güneş arabasından başladık daha sonra elektrikli araçlara odaklandık ve şimdi de bu araçlarımızdan birini otonom araca dönüştürdük. Otonom araç takım kaptanı olan elektronik mühendisliği öğrencisi Barış Volkan Aslan ve diğer öğrencilerimizle birlikte Teknofest’te düzenlenecek olan otonom araç yarışına katılacağız.