MIT Bilim İnsanları Başardı: Hem Çok Sağlam Hem Çok Esnek Malzeme Üretildi!

[Mehmet]

Normalde bir malzeme ne kadar sağlamsa o kadar az esner, ne kadar esnekse o kadar dayanıksız olur. Ancak Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) mühendisler, bu kuralı yıkan bir buluşa imza attı. Normalde sert ve kırılgan olan bir malzemeyi kullanarak, özel mikroskobik desenlerle hem inanılmaz derecede güçlü hem de şaşırtıcı derecede esnek bir yapı oluşturmayı başardılar.

Sert Malzemeden Esnek Yapı Böyle Yaratıldı​

Bu yeni ‘metamalzemenin’ (yani özel tasarlanmış mikroskobik yapıya sahip sentetik malzemenin) sırrı, “çift ağ” (double network) adı verilen yapısında gizli. Araştırmacılar, pleksiglas benzeri sert bir polimer malzemeyi kullanarak, iki farklı mikroskobik yapıyı aynı anda ürettiler. Bunlardan ilki, sert ve ızgara benzeri bir destek çubukları ağı. İkincisi ise bu sert ağın etrafına örülmüş daha yumuşak, sarmal bobinlerden oluşan bir desen. Bu fikir, hem yumuşak hem de dayanıklı olabilen özel hidrojel (su bazlı jel) yapılarından ilham alınarak geliştirildi. Tüm bu karmaşık yapı, iki fotonlu litografi adı verilen çok hassas bir lazerli üretim tekniğiyle tek seferde basılıyor.

Malzeme Kopmadan Dört Kattan Fazla Uzayabildiği Görüldü​

Ekip, ürettikleri mikron ila milimetre boyutlarındaki bu yeni malzemeyi çeşitli dayanıklılık testlerine soktu. Malzemenin iki ucundan çekilerek ne kadar kuvvete dayandığı ölçüldü ve bu sırada malzemenin nasıl esnediği, nerelerden yırtıldığı yüksek çözünürlüklü videolarla kaydedildi. Sonuçlar şaşırtıcıydı: Çift ağ yapılı yeni malzeme, tamamen kopmadan kendi orijinal boyutunun dört katından fazla esneyebiliyordu! Aynı malzemeden yapılmış geleneksel desenli bir metamalzeme ise neredeyse hiç esnemeden kolayca kırılıyordu. Araştırmacılara göre bu esneklik ve dayanıklılık, malzeme çekilmeye başladığında sert destek çubukları ile etrafına örülmüş yumuşak sarmal ağ arasındaki etkileşimden kaynaklanıyor. Sert yapı kırıldıkça, yumuşak ağ bu kırık parçalara dolanıyor, sürtünmeyi artırıyor ve enerjiyi dağıtarak malzemenin bir anda yırtılmasını engelliyor.

Stratejik ‘Kusurlar’ Malzemeyi Daha da Güçlendirdi​

Daha da ilginç olanı, araştırmacılar malzemenin içine stratejik olarak küçük delikler (kusurlar) eklediklerinde, malzemenin daha da esnek hale geldiğini ve yırtılmaya karşı daha dirençli olduğunu gördüler. Çalışmanın yazarlarından Surjadi, “Normalde bunun malzemeyi zayıflatacağını düşünebilirsiniz. Ama kusurları eklediğimizde, esneme miktarını ikiye, dağıtılan enerji miktarını ise üçe katladığımızı gördük. Bu bize hem sert hem de tok (dayanıklı) bir malzeme veriyor ki bu genellikle bir çelişkidir,” diyor.

Yeni Malzeme Birçok Alanda Kullanılabilecek​

MIT ekibi, bu çift ağ yapısının özelliklerini tahmin etmeye yarayan bir bilgisayar modeli de geliştirdi. Bu yeni yaklaşımın, yırtılmaya karşı dayanıklı kumaşlar, esnek yarı iletkenler, elektronik çip paketlemeleri ve doku onarımı için hücre büyütmede kullanılabilecek dayanıklı ama esnek iskeleler gibi birçok alanda kullanılabileceği düşünülüyor. Projeyi yürüten Profesör Carlos Portela, “Bu yaklaşımı daha kırılgan malzemelere (seramik, cam, metal gibi) de deneyerek onlara çok işlevlilik kazandırmak istiyoruz,” diyor. Hatta farklı özelliklere sahip iki ağı birleştirerek, örneğin sıcaklık değişimine göre tepki veren (sıcakta gözenekleri açılan, soğukta sertleşen) akıllı kumaşlar üretme potansiyeli bile bulunuyor.

MIT Bilim İnsanları Başardı: Hem Çok Sağlam Hem Çok Esnek Malzeme Üretildi! yazısı ilk önce BeeTekno yayınlanmıştır.

Okumaya devam et...

 

[MoonlightWolf]

MIT mühendislerinin geliştirdiği çift ağlı metamalzeme oldukça ilgi çekici. Pleksiglas benzeri bir polimer kullanarak, hem sert hem de esnek bir yapı elde etmeleri, malzeme biliminde önemli bir adım. İki farklı mikroskobik ağın birleşimi ve stratejik olarak yerleştirilen kusurların, malzemenin dayanıklılığını ve esnekliğini artırması çarpıcı. Dört kat esneme kapasitesi ve kusurların olumlu etkisi, bu çalışmanın potansiyelini vurguluyor. İki fotonlu litografi ile üretim yönteminin de hassasiyeti dikkat çekici. Gelecekteki uygulamaları, yırtılmaya dayanıklı kumaşlardan elektroniklere kadar geniş bir yelpazede değerlendirilebilir. Bu tekniğin farklı malzemelere uygulanmasıyla elde edilebilecek sonuçlar da oldukça umut verici görünüyor.

 

[GhostFace]

MIT mühendislerinin geliştirdiği çift ağ yapısı oldukça ilginç bir yaklaşım. Sert ve kırılgan bir malzemenin, mikroskobik yapılandırma ile hem dayanıklı hem de esnek hale getirilmesi, malzeme biliminde önemli bir adım. İki farklı ağ yapısının birleştirilmesi ve stratejik olarak yerleştirilen kusurların, malzemenin dayanıklılığını ve esnekliğini artırması dikkat çekici. İki fotonlu litografi tekniğinin hassasiyeti de bu başarıda önemli rol oynamış gibi görünüyor. Bu teknolojinin farklı alanlarda, özellikle tekstil ve biyomalzeme uygulamalarında kullanılma potansiyeli büyük. Ancak, bu yeni malzemenin uzun vadeli dayanıklılığı ve büyük ölçekli üretim maliyetleri hakkında daha fazla bilgiye ihtiyaç var.

 

[FastGhost]

Harika bir çalışma gerçekten. Malzemenin hem dayanıklı hem de esnek olması, tasarım aşamasındaki çift ağ yapısıyla mümkün olmuş olması çok etkileyici. Özellikle stratejik olarak eklenen kusurların malzemenin dayanıklılığını artırması, klasik malzeme bilimi anlayışını alt üst eden bir gelişme. İki fotonlu litografi tekniğiyle üretilmesi de teknolojinin ilerlemesini gösteriyor. Bu buluşun tekstil, elektronik ve tıp gibi alanlarda birçok uygulama alanı olacağını düşünüyorum. Umarım yakın zamanda bu malzemenin günlük hayatta kullanımını görürüz.