Bilim İnsanları Elmastan Güçlü Süper Hafif Karbon Nanoyapı Tasarlıyor
Bilim insanları, nano ölçekte karbon yapılandırmak için yeni bir yol buldular. Bu da güç/yoğunluk oranında elmastan daha üstün bir malzeme yapmalarını sağladı.
Küçük karbon kafes laboratuvarda üretilmiş ve test edilmiş olsa da, pratik kullanım için çok uzun bir yol. Ancak bu yeni yaklaşım, gelecekte daha güçlü ve daha hafif malzemeler üretmemize yardımcı olabilir. Bu, havacılık ve havacılık gibi endüstrileri ilgilendiren bir şeydir.
Genellikle bu nanolattisler silindirik bir çerçeveye dayanır. Bunlara ışın-nanolatticeler denir. Ancak ekip şimdi küçük plakalara dayanan yapılar yaptı. Yâni plaka nanolatticeleri oluşturdular.
Bu ince değişim pek fazla gelmeyebilir, ancak araştırmacılar güç söz konusu olduğunda büyük bir fark yaratabileceğini söylüyor.
Erken deneylere ve hesaplamalara dayanarak, plaka yaklaşımı, kiriş nanolatiti yaklaşımı karşısında %639’luk bir mukavemet artışı ve sertlikte %522’lik bir artış vaat ediyor.
Benzersiz yapıları nedeniyle inanılmaz derecede güçlü ve hafiftirler.
Nanolattice ifâdesi lisânımıza “nano kafes” şeklinde tercüme edilebilir.
Fakat biz hem işin ehli olmadığımızdan hem de mefhum karışıklığı olmaması adına böyle bıraktık.
Tahmin, Yeni Karbon Nanoyapının Yapılışı ve Netice
Kaliforniya Üniversitesi’nden malzeme bilimcisi Cameron Crook, “Bilim adamları plaka tabanlı bir tasarımda düzenlenmiş nanolatticelerin inanılmaz derecede güçlü olacağını tahmin ediyorlar.” dedi. Ardından ise “Ancak yapıları bu şekilde üretmedeki zorluk, teorinin bunu başarana kadar hiçbir zaman kanıtlanmadığı anlamına geliyordu.” diye ekledi.
Araştırmacılar sonunda bu materyalleri laboratuvarda test etmek için farklı bir yöntem denediler. İki foton polimerizasyonu adı verilen karmaşık bir 3D lazer baskı işlemi kullandılar.
Ultraviyole ışığa duyarlı sıvı reçine kullanarak işlem, belirli bir şekilde katı bir polimere dönüştürmek için reçinede fotonlar çeker. Daha sonra fazla reçineyi çıkarmak ve yerine sabitlemek için yapıyı ısıtmak için ek adımlar gereklidir.
Bilim adamlarının burada yapmayı başardıkları şey aslında bu tür bir malzemenin maksimum teorik sertliğine ve gücüne yakındır. Teorik sınırlar Hashin-Shtrikman ve Suquet üst sınırları olarak bilinir.
Bir elektron mikroskobu ile doğrulandı. Aynı zamanda bu teorik sınırlara ulaşılabileceğini gösteren ilk gerçek deneylerdir. Ancak bu malzemeyi daha büyük ölçekte üretebilmemiz için hala çok uzun bir yolumuz var.
Aslında, malzemenin gücünün bir kısmı küçük boyutunda yatar. Bunun gibi nesneler 100 nanometrenin altına küçülürken içlerindeki gözenekler ve çatlaklar giderek küçülür ve potansiyel kusurları azaltır. 100 nanometrenin altı bir insan saçının kalınlığından bin kat daha küçüktür.
Bu nanolatticelerin nihayetinde nasıl kullanılabileceğine gelince, havacılık mühendislerine kesinlikle ilgi duyacaklar. Güç ve düşük yoğunluk kombinasyonları onları uçak ve uzay aracı için ideal hale getiriyor.
UCI’den makine mühendisi Jens Bauer, “Önceki ışın tabanlı tasarımlar büyük ilgi görürken mekanik özellikler açısından o kadar verimli olmamıştı” diyor. “Oluşturduğumuz bu yeni plaka-nanolatticeler sınıfı, en iyi ışın-nanolatticelerden çok daha güçlü ve daha sert.”
