Kendini onaran bu malzemenin ömrü 500 yıla kadar çıkartılabilir

Düşünün: Bir madde, tıpkı canlı gibi kendini onarabiliyor ve geçen zamanla dayanıklılığını kaybetmiyor. Kuzey Karolina Eyalet Üniversitesi (North Carolina State University) bilim insanları, şimdiye kadar görülen en dayanıklı kendini tamir eden kompozit malzemeyi geliştirdi.

Bu buluş; özellikle uzay, tıp ve uzun ömürlü altyapı ihtiyaçlarında çığır açma potansiyeli taşıyor.

ZAMANA DAYANABİLİYOR

Geleneksel malzemeler zamanla zayıflayarak; çatlamalar ve yıpranmalar ile karşılaşır. Sıcaklık değişimi, basınç gibi dış etkenler malzemenin yapısını bozar. Oysa araştırmacıların ürettiği yeni kompozit malzeme, kırıklarını kendi kendine doldurabiliyor; hem de uzun yıllar boyunca.

Araştırma, üniversitedeki doktora adayları Jack Turicek ve Zach Phillips ile Kalyana Nakshatrala ile yürütüldü. Odak nokta ise fiber takviyeli polimer kompozitlerin en zayıf noktalarıydı. Bu malzemenin en zayıf noktalarından biri katmanların zamanla ayrılması. Yeni malzeme ise bu maddenin zamanla dayanıklılığını yitirmediğini, aksine hasar aldığında kendi kendini “onardığını” belirtiliyor. Laboratuvar testlerinde, yüzlerce yıl boyunca bozulmadan dayanabilecek bir yapısal bütünlüğe sahip olduğu gözlemlendi.

CANLI ORGANİZMALARDAN İLHAM ALIYOR

Bu kompozit, doğadaki “kendini yenileme” süreçlerinden esinlenerek tasarlandı. Canlı organizmalar, hasar gördüğünde onarır; kemikler yeniden şekillenir, cilt kesiklerini kapatır. Bilim insanları, bu “kendini tamir etme” prensibini malzeme bilimine taşıyarak, yapay sistemlerde de benzer bir mekanizma geliştirdi.

Materyal, mikro düzeyde hasar tespit eden ve onaran moleküler ağlara sahip. Hasar meydana geldiğinde moleküller arası etkileşim yeniden kuruluyor, malzeme eski dayanıklılığına kavuşuyor.

40 gün boyunca döngüler halinde 5 santimetrelik katman ayrılmaları simüle edildi ve ardından onarım sürecine geçildi. Sonuçta, bu kompozit malzeme piyasadakilere göre en az 500 döngü boyunca çatlamaya daha yüksek direnç gösterdi. Katmanlar arası dayanıklılık ise onarımdan sonra azaldı ancak bu tahmin edilenden daha yavaş oldu. 

Malzemenin kullanım ömrü ise farklı senaryolara göre değişiyor. 

Her mevsimde en az bir kere onarım gerekirse ömrü 125 yıl kadar oluyor. Yalnızca yıllık yenileme ile malzemenin ömrü 500 yıla kadar uzuyor.

Bu malzeme, uzay görevlerinde, tıbbi implantlarda, altyapı ve inşaat gibi alanlarda kullanılabilir.

Ürün halen laboratuvar aşamasında. Araştırmacılar, malzemenin ticari üretim koşullarında performansını test etmek, ölçeklendirme sorunlarını çözmek ve farklı uygulamalar için optimize etmek üzere çalışmaya devam ediyorlar.