Dünyanın insan icadı en hafif materyali >> Yeni “Süper Sünger” turistik balonları uçuran helyum gazından bile hafif
Grafen aerojel türevi bu ultra hafif materyal, sihirli özelliğini gözenekli yapısı ile helyum gazından daha az yoğun olmasına borçlu.
Araştırmacılar inşaat masraflarını kısmak, yerçekimi ortamında daha az yıpranan makineler geliştirmek, uzaya fazla yakıt yakmadan uydu göndermek için kuştüyünden hafif ve çelik kadar sağlam malzemeler geliştiriyorlar.
Mikroskobik gözenekleri sayesinde “kuşların uçmasını sağlayan içi boş kemikleri” andıran ultra hafif materyaller, okyanusları kirleten petrol tabakasını ve yağlı atıkları temizlemek için de kullanılacak.
Şükrü Saraçoğlu Stadının içi boş metal iskelete benzeyen inşaat direkleriyle güçlendirilmiş çatısını düşünün… Bu çatıyı delikli demir ve çatma çubuklardan inşa etmek yerine, dökme demirden veya taştan inşa etseydiniz ne olurdu? Çatı o kadar ağır olurdu ki daha siz inşa ederken çökerdi. Aynı şey Eyfel kulesi için de geçerli: Paris’in simgesi Eyfel kulesi de çatma demirden, çıplak bina iskeletinden inşa edildiği için o kadar hafif ve bundan güç alarak anteniyle birlikte 324 metre yüksekliğe ulaşıyor.
NASA’nın geliştirdiği aerojel maddesine baktığımızda, inşaatlarda kullanılan bu prensibin, mikroskobik gözeneklerden oluşan gelişmiş materyallere uygulandığını görüyoruz. Örneğin, aerojel santimetreküp başına sadece 1 miligram ağırlığında! 2012 yılında geliştirilen Aerografit ise cm3 başına sadece 0,2 miligram çekerek bu rekoru çoktan aerojelin ve eski alternatiflerinin elinden aldı. Ancak, aerografit de geçenlerde Nature dergisinde yayınlanan bir makale ile tahtını kaybetmiş görünüyor.
Çin’deki Zhejiang Üniversitesi’nde araştırmalarını sürdüren bilim adamları karbon tabanlı yeni bir grafen aerojel geliştirdiler. Bu materyal cm3 başına 0,16 miligram ağırlığında ve her ne kadar hidrojen gazından iki kat yoğun olsa da kütle / hacim oranı açısından, cm3 başına 0,1786 mg ağırlığında olan helyumdan daha hafif, aslında ultra hafif bir malzeme.
Ne işe yarayacak?
Yeni materyal reklamlardaki en güzel ipeksi havlu kağıttan çok daha emici. Sudan saniyede 68,8 gram gibi müthiş bir hızla kendi ağırlığının tam 900 katı yağ çekiyor. Ancak suyu emmiyor… Şimdi bu materyali alsanız ve bir tanker kazası ile suya dökülen ham petrolün üzerine püskürtseniz, birkaç saat içinde denizi bütün kimyasal atıklardan temizlemiş olursunuz. Üstelik bu şekilde kirlenen grafen aerojel materyalini denizden toplayarak geri dönüşüme sokabilirsiniz.
Bu konudaki tek sorun gözenekleri yağ, petrol ve havayla dolan materyalin suda yüzemeyecek olmasıdır. Bu materyalden üretilen 10cm×10cm×10cm’lik bir küp ne yazık ki 1000 cm3 hava taşırmıyor. Biz de petrolü emen bu kirli maddenin denizin dibine çökmesini istemiyorsak, ultra hafif materyalimizi işi bitene kadar suda yüzdürmenin, sonra da kepçeyle su yüzeyinden toplamanın bir yolunu bulmalıyız.
Bu tür gözenekli maddeleri 3 boyutlu printerda ucuza basmak ve büyük miktarda üretmek mümkündür. Düşük maliyetler bir yana, gözenekli yapısı ile bu yeni materyaller çelikten 10 binlerce kat dayanıklı olacak.
Kuş kemiği gibi gözenekli yapılar, resimde gördüğünüz çapraz bağlantılar sayesinde, darbe alan kemiklerin darbenin şiddetini emmesini ve kinetik enerjiyi tek bir kırılgan bölgeye değil de bütün kemiğe dağıtmasını sağlıyor. Bu da ileride süper hafif gökdelenler veya çok katlı binalar inşa edebileceğimiz ve 3B printerla motosiklet kadar hafif kamyonlar “basabileceğimiz” anlamına geliyor.
Konunun devamı için Popular Science Türkiye’nin Nisan sayısında yayımlanan 3B printer yazımı okuyabilirsiniz. Dergi basıldı ve hafta sonu D&R’lara ulaşmış olur :).
