Kuzey Carolina Üniversitesi’nden bir grup bilim insanı, ‘camsı jel’ adını verdikleri tamamen yeni bir malzeme sınıfı geliştirdi. Bu özgün malzeme, %50’den fazla sıvı içermesine rağmen cam polimerlere benzer şekilde oldukça sert ve kırılmaya dirençli. Ancak aynı zamanda normal jeller gibi beş kata kadar esneyebiliyor.
Geçmişte camsi polimerler ve jeller birbirinden ayrı malzeme sınıfları olarak görülüyordu. Camsi polimerler sert, katı ve genellikle kırılgan yapıdaydı. Bu malzemeler su şişeleri ya da uçak camları gibi ürünlerin üretiminde kullanılırdı. Jeller ise kontak lensler örneğinde olduğu gibi sıvı içeren, yumuşak ve esnek malzemelerdi.
Kuzey Carolina Üniversitesi Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Profesörü Michael Dickey, yeni geliştirdikleri malzeme türüyle ilgili olarak şunları söyledi:
“Camsı jel olarak adlandırdığımız ve camsı polimerler kadar sert, ancak yeterli kuvvet uygulandığında orijinal uzunluklarının beş katına kadar uzayabilen, kırılmayan bir malzeme sınıfı yarattık. Malzeme uzadıktan sonra da ısı uygulanarak eski haline geri döndürülebiliyor. Üstelik camsı jellerin yüzeyi olağanüstü yapışkan, bu da sert bir malzeme için nadir görülen bir özellik.”
Araştırmanın diğer yazarı ve aynı üniversitedeki doktora sonrası araştırmacı Meixiang Wang şu açıklamayı yaptı:
“Camsı jelleri ayırt eden temel özellik %50’den fazla sıvı içermeleri. Bu sayede benzer fiziksel özelliklere sahip yaygın plastiklerden daha iyi elektrik iletkenliğine sahipler.”
Camsı Jeller: Hem Sert Hem Esnek Malzeme
Birçok benzersiz özelliğe sahip olan camsı jellerin, muhtelif uygulamalar için faydalı olacağı öngörülüyor. Adından da anlaşılacağı üzere hem camsı polimerlerin hem de jellerin en cazip özelliklerini bir araya getiriyor. Üretim süreci, önce camsı polimerlerin sıvı öncüllerinin iyonik bir sıvı ile karıştırılmasıyla başlıyor. Bu karışım daha sonra bir kalıba dökülüp ultraviyole ışınlara maruz bırakılarak ‘kürlenmeye’ alınıyor. Kalıp çıkartıldığında camsı jel malzemesi ortaya çıkıyor.
Profesör Dickey, açıklamasına şu cümlelerle devam ediyor:
“İyonik sıvı, su gibi bir çözücü ancak tamamen iyonlardan oluşuyor. Normalde bir polimere çözücü eklediğinizde, çözücü polimer zincirlerini ayırmaya başlar ve bu yüzden polimeri yumuşak ve esnetilebilir hâle getirir. Bu sebepten ıslak kontak lens esnek, kuru kontak lens değildir. Camsı jellerde ise çözücü polimer zincirlerini ayırarak malzemeye esneklik kazandırıyor. Ancak çözücüdeki iyonlar, polimere kuvvetli bir şekilde çekilerek zincirlerin hareket etmesini engelliyor. Zincirlerin hareketsiz kalması sayesinde malzeme sertliğini koruyor. Sonuç olarak itici kuvvetler nedeniyle sert, ancak aradaki boşluklar sayesinde de esnetilebilir bir yapı ortaya çıkıyor.”
Sıvı İçeriği Yüksek, Elektriksel iletkenliği Güçlü
Farklı polimer ve iyonik sıvı türleri kullanılarak çeşitli camsı jel çeşitleri geliştirilebiliyor. Ancak her polimerin böyle bir malzeme oluşturmaya uygun olmadığı gözlendi.
Yapılan deneylerde camsı jellerin buharlaşma ya da kuruma göstermediği, %50-60 oranında sıvı içeriğine rağmen bu özelliğini koruduğu tespit edildi.
Dickey’e göre camsı jellerin en ilginç özelliklerinden biri de olağanüstü yapışkanlıkları.
“Sertlik ve esnekliklerinin sebebini anlıyoruz ama yapışkanlık için henüz sadece spekülasyon yapabiliyoruz.”
Üretim Kolaylığı ve Uygulama Potansiyeli
Araştırmacılar ayrıca camsı jellerin pratik uygulamalardaki potansiyeline dikkat çekiyor. Çünkü üretim süreci oldukça basit.
“Camsı jeller her tür kalıpta kürlendirilerek ya da 3D yazıcılarda şekillendirilerek kolayca üretilebilir. Benzer mekanik özelliklere sahip çoğu plastik için önce hammadde polimer oluşturulmalı, sonra bu polimer başka bir tesise taşınarak orada eriterek şekillendirilmeli.”
Yeni malzeme türünün mühendislik ve üretim alanlarında geniş bir uygulama yelpazesine sahip olacağı söyleniyor. Araştırma ekibi bu malzemelerin nasıl kullanılabileceğini görmek için yeni işbirliklerine açık olduklarını belirtiyor. Şu anda potansiyel kullanım alanları arasında 3D baskı, yumuşak robotik ve elektriksel iletkenler gibi çeşitli endüstriler bulunuyor.
İLGİNİZİ ÇEKEBİLİR: Yumuşak Dokulu Robotiğe Yeni Malzeme Geliştirildi
Yeni geliştirilen malzemeyle ilgili yorumlarınızı Kayıp Rıhtım Forum’da paylaşabilir, daha fazlası için bizleri Google News’ten takibe alabilirsiniz.
Kaynak: Science Daily
Forum üzerinden yorum yapıp sohbete katılmak için tıkla!