MIT’deki bilim insanları, bilinen en güçlü malzemeyi ürettiğini duyurdu. Bu madde çelikten 10 kat daha kuvvetli ancak çeliğin %5’i kadarlık bir ağırlığa sahip. Malzeme, karbonun iki boyutlu bir hali olan grafene ait tabakaları bastırarak ve kaynaştırarak elde ediliyor.
İki boyutlu halinde grafenin en kuvvetli malzeme olduğu düşünülüyor. İki boyutlu bu gücü faydalı üç boyutlu malzemelere dönüştürmek araştırmacıların biraz düşünmesine yol açtı.
Her şey geometrik dizilimle ilgili
3 boyutlu geometrik dizilim en önemli olan konu. Grafene ilave olarak benzer şekilde kuvvetli ve hafif malzemeler yapılabilir ve benzer geometrik özelliklere sahip malzemeler üretilebilir. Geometrinin baskın bir faktör olduğu vurgulanıyor.
İki boyutlu malzemeler genelde bir atom kalınlığında, ancak diğer boyutta sınırsız ilerleme yapabilen malzemelerdir, bunların kuvveti çok büyüktür ve benzersiz elektriksel özelliklere sahiptir. Son derece ince olmaları nedeniyle onlar 3 boyutlu malzemelerde ve dolayısıyla araçlar, binalar veya cihazlar yapmak için pek uygun değiller. Bu iki boyutlu malzemeleri üç boyutlu yapılara dönüştürebilirsek işler çok farklı olacaktır.
Burada önerilen çözüm, grafeni ısı ve basınç birlikteliğinde muamele etmektir. Böylelikle kuvvetli ve kararlı bir yapı elde ediliyor ve biçimi bazı mercanlara ve diatom olarak bilinen, mikroskopik canlılara benziyor. Bu yeni yapıların devasa yüzey alanı (hacimlerine göre) ile son derece kuvvetli olduğu kanıtlandı.
Kâğıdın gücü uzunluk ve genişlik boyunca çok fazla değildir ve kolaylıkla buruşturulabilir. Örneğin tüp şekline getirilirse, aniden tübün uzunluğu boyunca kuvveti çok büyük olur ve ciddi oranda ağırlığı taşıyabilir. Benzer şekilde, grafen tabakalarının geometrik dizilimi çok kuvvetli olur.
Diğer uygulamalar
Son derece büyük bir kuvvet ve hafiflik gerektiren diğer uygulamalarda da malzemenin faydalı olabileceği belirtiliyor. Grafen veya keşfedilen geometrinin polimerler veya metaller gibi başka malzemelerle denenmesi söz konusu olabilir. Maliyet, işleme yöntemleri veya diğer malzeme özellikleri (şeffaflık veya elektriksel iletkenlik gibi) açısından benzer avantajlar elde edilebilecektir.
Test amaçlı olarak yapının 3D yazıcı ile alınmış hali, doğal boyutun binlerce kat büyütülmüş haline karşılık geliyor. Gerçek sentezde kalıp olarak polimer veya metal parçacıkları kullanılabilir ve kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile grafen kaplaması yapılabilir ve ardından ısı ile basınç uygulamasına geçilebilir, ondan sonra polimer veya metal kalıp kimyasal ya da fiziksel olarak ayrılabilir ve böylece 3D grafen “gyroid” halinde elde edilmiş olur.
Aynı yöntem betonda da kullanılabilir. Bu gözenekli yapı oldukça kuvvetli olacaktır. İçinde bol miktarda hava taşıyacağı için iyi bir yalıtkan özellik de elde edilecektir.
Yapı çok küçük gözeneklerle kaplı olduğu için, malzeme aynı zamanda bazı süzme sistemlerinde de (su veya kimyasal üretim için) denenebilir. Araştırmacılara göre, türetilen matematiksel tanımlayıcılar geniş uygulama alanlarında kullanılmayı kolaylaştırabilir.
Araştırma Deniz Kuvvetleri Araştırmaları Ofisi, Savunma Bakanlığı, Çok Disiplinli Üniversite Araştırmaları Girişimi ve BASF-Kuzey Amerika İleri Mamlzeme Araştırma Merkezi tarafından destekleniyor.
Kaynak: kurzweilai.net
BİLİM 16.01.2017
