Skip to content Skip to navigation

Kendini Yeniden Üreten Plastik

Dr. Mahir E. Ocak
03/09/2014 - 14:31

Canlı dokular kendilerini yenileyebiliyor, ancak aynı şey sentetik malzemeler için geçerli değil. Kendi kendine büyüyen ya da kendini yenileyen sentetik malzemeler henüz geliştirilemedi. Urbana-Champaign'deki (ABD) Illinois Üniversitesi'nde çalışan araştırmacılar bu yönde önemli bir adım attı. Araştırmacılar, kendini yenileyen bir plastik malzeme tasarladı ve yenilenme sürecini laboratuvar ortamında inceledi. Sonuçlar farklı etkenlerin uygun bir biçimde ayarlanmasıyla kendini yeniden üreten plastiklerin geliştirilebileceğini gösteriyor. Araştırmacılar, tasarladıkları malzemede oluşan bir deliğin, dışarıdan herhangi bir müdahale olmadan, üç saat içinde tamamen onarıldığını gözlemledi. Benzer başka malzemelerin de geliştirilebileceği düşünülüyor. Örneğin gelecekte kazalardan sonra birkaç saat içinde kendini onaran araba tamponları geliştirilebilir.      

Tasarlanan plastiğin kendini yenileme süreci, canlı dokuların kendini yenileme sürecine benziyor. Canlılarda yenilenme sürecinde yer alan maddeler yenilenmenin olacağı bölgeye damarlarla taşınır. Araştırmacılar da tasarladıkları malzemenin kendini yenilemesi için gerekli maddeleri, malzemenin içinde oluşturulan damarlara yerleştirmiş. Komşu damarların içine de yenilenmeyi gerçekleştirecek farklı kimyasal maddeler konmuş. Bu maddeler bulundukları damarların içinde uzun süre durağan bir biçimde kalabiliyor. Ancak farklı damarların içindeki farklı maddeler birbirleriyle karıştıkları zaman yenilenme süreci başlıyor.

Malzeme, herhangi bir hasar yokken farklı damarlardaki kimyasal maddeler birbiriyle karışmayacak şekilde tasarlanmış. Ancak bir hasar meydana geldiğinde -örneğin malzemede bir delik oluştuğunda- damarların içindeki kimyasal maddeler hasarlı bölgeye akmaya başlıyor. Farklı damarlardan gelen kimyasal maddelerin karışmasıyla önce jel kıvamında bir sıvı oluşuyor ve bu jel hasarlı bölgeyi tamamen dolduruyor. Daha sonra jel kıvamındaki sıvı polimerleşerek sertleşiyor ve yenilenme süreci tamamlanıyor.   

Kendini yenileme sürecinin başarılı olması için pek çok önemli etken var: sıvıların akışkanlığı, yüzey gerilimleri, yerçekimi, çevre... Damarların içindeki sıvıların akışkanlığı yüksek olduğu zaman sıvılar, jel kıvamına gelip hasarlı bölgeyi dolduramadan yerçekiminin etkisiyle yere akıyor. Dolayısıyla jel oluşabilmesi ve bu jelin hasarlı bölgeyi tamamen doldurabilmesi için damarların içindeki sıvıların akışkanlığının düşük olması gerekiyor. Jelleşme ve polimerleşme aşamalarının farklı zaman dilimlerinde gerçekleşmesi de önemli. Çünkü polimerleşme, hasarlı bölge tamamen jel ile dolmadan başlarsa yenilenme süreci tamamlanamıyor; oluşan yeni polimerler jelin yayılarak hasarlı bölgeyi doldurmasına engel oluyor. Bu yüzden araştırmacılar polimerleşme aşamasının başlamasını geciktirmek amacıyla damarların içine inhibitörler (tepkimeleri yavaşlatan maddeler) de eklemiş.

Jelleşme aşaması hızlı gerçekleştiği zaman, hasar görmüş bölgeye akan sıvılar sadece yüzey gerilimleri ile değil aynı zamanda daha önce oluşmuş jellerin desteği ile de hasar görmüş polimere tutunuyor. Böylece hasarlı bölgenin tamamen dolması kolaylaşıyor. Özellikle hasarın büyüklüğü belirli bir eşik değerini aştıktan sonra sıvının, yerçekimine rağmen sadece yüzey gerilimleri ile hasarlı polimere tutunması zorlaşıyor. Bu yüzden jelleşme aşamasının hızlı gerçekleşmesi özellikle hasarın büyük olduğu durumlarda önemli.

Araştırmacılar laboratuvar ortamında yaptıkları deneyler sırasında 35 milimetre çapındaki bir deliği onarmayı başarmış. Yenilenme sırasında deliğin tamamen dolması yaklaşık 20 dakika, polimerleşmenin tamamlanması ise yaklaşık 3 saat sürüyor. Laboratuvar ortamı dışındaki uygulamalar çok daha karmaşık olabilir. Ancak sonuçlar kendini yeniden üreten plastik malzemelerin geliştirilmesi bakımından hayli umut verici.

 

Kaynak:

  • White, S. R., “Restoration of large damage volumes in polymers”, Science, Cilt 344, s. 620, 2014.

İlgili İçerikler

Teknoloji

Günümüzün aktif araştırma alanlarından biri esnek elektronik cihazlar. Michigan Üniversitesinden Nicholas Kotov önderliğinde çalışmalar yapan bir grup araştırmacı yakın zamanlarda esnek, iletken malzemeler üretmek için yeni bir yöntem geliştirdi.

Teknoloji

1950’ler sinemada seyirci sayısının azaldığı yıllar olarak tarihe geçer. Bunun en önemli nedeni, şehirlere taşınan ailelerin, ucuz ve erişilebilir olmasından dolayı televizyonu eğlence aracı olarak seçmesiydi. Televizyon o yıllarda toplumda hızlı bir şekilde yaygınlaşıyordu ve birçok aile tarafından satın alınıyordu.

Teknoloji

Hassas Tarım ve Sürdürülebilir Uygulamaların Yaygınlaştırılması Projesi (HASSAS) sayesinde havacılık ve uzay teknolojileri kullanılarak çiftçilerimiz yenilikçi tarım uygulamalarından biri olan hassas tarım uygulamalarından yararlanabilecek.

Teknoloji

Hızla değişen ve yayılan bilgiyi takip etmek isteyenler için internete bağlı bilgisayar, mobil telefon ve tablet, giyilebilir teknoloji ürünü cihazlar gibi yeni medya araçları vazgeçilmez bir ihtiyaç hâline geldi.

Teknoloji

Japon otomobil üreticisi Toyota, yeni geliştirdikleri bir hibrit aracın test sürüşlerine başlayacaklarını açıkladı. Güneş paneliyle kaplı olan araç sadece elektrik motoruyla 56,3 kilometre yol yapabilecek.

Teknoloji

1940’lı yıllara gelindiğinde, yönetmenliğini Clarence Brown’ın yaptığı Yağmurlar Geldi (1939) filmi Oz Büyücüsü (1939) filminin de aday olduğu “En İyi Özel Efekt” kategorisinde ilk Akademi Ödülü’nün (Oscar Ödülü) sahibi oldu. Filmde, Hindistan’ın Ranchipur şehrinde yağmur fırtınası sonucunda...

Teknoloji

Amerikan Uzay Topluluğu (AAS) tarafından üniversite öğrencilerine yönelik düzenlenen CanSat Competition model uydu yarışmasında bu yıl İstanbul Teknik Üniversitesinden Apis Arge takımı birinci oldu.

Teknoloji

Kaliforniya Üniversitesinden bilim insanları, 2016 yılında, zıplayan bir robot geliştirmişti. Salto adı verilen robota zamanla yeni özellikler eklendi. Salto artık zorlu engelleri daha kolay aşabiliyor.

Teknoloji

Pekin Üniversitesi’nde çalışan Prof. Dr. Zhiyong Zhang ve öğrencileri, anne karnındaki bebeklerin Down sendromlu olup olmadığını tespit edebilen, transistör (elektrik sinyallerini yükseltmede kullanılan bir tür devre elemanı) tabanlı bir DNA sensörü geliştirdi.

Teknoloji

Atıkların sebep olduğu kirlilik günümüzün en önemli çevre sorunlarından biri. Bu nedenle araştırmacılar doğaya zarar veren atıkların yeniden kullanılabilmesi üzerine çalışmalar yapıyor. Her yıl milyonlarca atık geri dönüştürülmek amacıyla insan gücüyle ayrıştırılsa da artık bu işi otonom olarak yapabilecek robotlar geliştiriliyor.