Otomotiv fren aşınmasının egzoz borusu çıkışıyla hiçbir ilgisi olmasa da araç kirliliğine önemli ölçüde katkıda bulunur. Fren balatası ve rotor temas ettiğinde ve sürtünmeye neden olduğunda aşınma parçacıkları oluşur. Isı, buharların nanometre boyutunda parçacıklara dönüşmesine neden olur ve bunların %35-55’i havada asılı kalır. Bu aerosoller, trafikle ilgili tüm emisyonların kütlesel olarak %21’ine kadarını oluşturur. Hayvan akciğer dokuları, diğer sağlık etkilerinin yanı sıra pulmoner inflamasyon ve oksidatif strese maruz kalır.
Kimya profesörü James Smith, doktora öğrencisi Adam Thomas, doktora sonrası araştırmacı Paulus Bauer ve Kaliforniya Üniversitesi, Irvine’den üç meslektaşı, seramik ve yarı metalik fren balataları tarafından üretilen parçacıkların elektriksel özelliklerini araştırdılar. Aerosol parçacıklarının %80’e kadarının elektrik yüklü olduğunu keşfettiklerinde şok oldular.
Araştırmacılar denemelerini, 173 rpm sabit hızda dönen bir fren rotoru ve dönme tork sensörüne bağlı bir fren kaliperinden oluşan bir dinamometre kullanarak gerçekleştirdiler. Fotoğrafta görüldüğü gibi Thomas ve Bauer, bir ila iki saat boyunca bir dizi hidrolik darbeyle frenleri uyguladılar. Her deneyde parçacık boyutlarını geniş bir aralıkta ölçtüler ve yayılan parçacıkların miktarının, kullanılan fren balatası malzemesinin türüne bağlı olarak değiştiğini keşfettiler. Yarı metalik pedler, seramik pedlere göre daha yüksek rotor sıcaklıkları üretirken daha az parçacık yayar. Bununla birlikte, iki malzeme hem pozitif hem de negatif yüklü parçacıklar saçıyor ve bunların her birinin düzinelerce temel modifikasyona sahip olduğu keşfedildi.
Aerosol parçacıkları üzerindeki elektrik yüklerinin varlığının iklim açısından geniş kapsamlı sonuçları vardır. Atmosferde yeni parçacıkların oluşumunu ve daha büyük parçacıkların pıhtılaşmasını teşvik ederler. Ayrıca fren aerosollerinin havadan uzaklaştırılmasını kolaylaştırırlar. Yüklü parçacıklar bir elektrik alanına maruz kaldıklarında sürüklenebilirler.
Kaynak: Physics Today
