Vücudumuzu kaplayan en kayda değer organ derimizdir. Derimiz sadece basınca duyarlı olmamakla beraber, kendi kendini iyileştirebilme özelliğiyle vücudumuzla dış dünya arasında bir bariyer oluşturmaktadır. İşte kendi kendini onarma ve basınca duyarlılık özelliklerini birleştirdiğimizde ortaya yapılması oldukça zor olan bir sentetik materyal çıkıyor. Bugünse, Stanford Üniversitesi’nden araştırmacılar kesildiğinde veya yırtıldığında kendi kendini onaran plastik sentetik bir materyal geliştirdi. Böylece, gelecek nesil protezlerde ve elektronik cihazlarda kendi kendini iyileştirme potansiyeli doğuyor.
Kendi kendini onaran bir malzeme geliştirmek için bir metalin elektrik iletkenliğine sahip bir plastik polimer kullanan Prof. Zhenan Bao, uzun moleküllü bir polimere hidrojen bağları ekleyerek malzemeye başladı. Bu moleküllerde bağıl olarak zayıf etkileşimler kullanarak, bir atomu pozitif yükleyerken, diğer atomu da negatif yüklediler. Ekip üyesi Chao Wang bunun molekülleri kolayca ayırmayı sağladığını belirtiyor.
Buna rağmen, bu bağlar kendi kendini onardıklarından malzemenin yapısına tekrar bağlanarak, malzeme hasar aldıktan hemen sonra onarmaya başlıyor. Bu malzeme ayrıca oda sıcaklığında bükülebiliyor, Wang bunun biraz buzdolabında bırakılmış tuzlu sulu bonbonlara benzediğini belirtiyor.
Gerekli iletkenliği sağlayarak malzemeyi basınca duyarlı hale getirmek için, araştırmacılar nano nikel malzemeler eklediler. Böylece hem malzemenin dayanıklılığı artarken, hem de pürüzlü nano ölçekli yüzeyler sayesinde bir parçacıktan diğerine elektrik akımı kolaylıkla aktarılabiliyor. Sonuç olarak, plastiğe mükemmel bir iletkenlik kazandırılmış oldu.
Böylece araştırmacılar hasardan sonra tekrar mekanik dayanım sağlayarak, tekrardan kurulan elektrik iletkenlik ölçülüyor.
Malzemeden ince bir tabaka kesildikten sonra parçalar hafifçe bastırılarak birleştirildiğinde birkaç saniye içinde eski halinin % 75’ ine ulaşıyor ve elektrik iletkenliği düzeliyor. Yarım saat içinde ise neredeyse % 100 düzeliyor. Ayrıca aynı materyal tekrar tekrar aynı yerden kesildiğinde, 50 kesimden sonra bile numune kendini onarabiliyor ve tekrar eski esnekliğini kazanıyordu.
Malzemenin tekrar birleşmesi ne kadar etkileyici olsa da araştırmacılar bunun geliştirilebileceğini belirtiyorlar. Gecikmenin nikel parçacıklarının hidrojen bağlarının tekrar bağlanması engellemesiyle alakalı olduğu belirtiliyor. Prof. Bao nikel nano parçacıkların boyutu ve şeklinle oynanarak veya polimerin kimyasal özelliklerini değiştirerek, malzemenin onarma özelliğinin geliştirilebileceğini belirtiyor.
Malzemeye basınç uygulayarak, nikel parçacıkların arasındaki uzaklığın değişimine bağlı olarak, elektriksel direncin değiştirdiğinden, ekip bunu basınç ve gerilimdeki değişim hakkında bilgi edinmek için kullanabiliyor.
Araştırmacı Benjamin Chee-Keong Tee bu şekilde el sıkışmanın basıncının tespit edilebileceğini belirtiyor. Ayrıca esneme de ölçülebiliyor. Bu nedenle dokunmaya duyarlı protezlerin yapımında ve belki de protez eklemlerinin bükülme açılarını ayarlamada kullanılabilir.
Ayrıca bu şekilde elektrikli aletler ve kablolar kaplanarak, elektrik kabloları kendini onararak, elektrik akımı kesilmeden maliyetten kazanılabilir. İlerde elektronik cihazlar ve ekranların etrafı bu şekilde koruyucularla kaplanarak ömürleri arttırılabilir.
Gelecekte araştırmacılar bu malzemeyi genişleyebilen ve şeffaf yaparak özelliklerini daha da geliştirmek istiyorlar.
Araştırma Nature Nanotechnology dergisinde yayınlandı.
Kaynak: http://www.gizmag.com/self-healing-pressure-sensitive-material/24969/
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder