Akıllı Malzemeler...

Abalone

Bugün doğadaki malzemelerin yapısını inceleyerek bunları çalışmalarında örnek olarak kullanan pek çok bilim adamı vardır. Çünkü doğadaki materyaller ihtiyaç duyulan sağlamlık, hafiflik, esneklik gibi özelliklere sahiptir. Örneğin “Abalone” adı verilen bir deniz canlısının iç kabuğu, yüksek teknolojiyle üretilen seramiklerden iki kat daha dayanıklıdır; örümceğin ipeği çelikten beş kat daha sağlamdır; midyedeki yapışkan ise suyun altında dahi etkisini koruyabilmektedir.

Geleneksel seramik ve cam malzemeler, hemen her gün kendini yenileyen teknolojiye ayak uyduramaz hale geldi. Bilim adamları bu boşluğu doldurabilmek için çalışmalar yapıyorlar. Doğadaki yapıların mimari sırları yavaş yavaş çözülmeye başlandı. Tıpkı doğadaki bir midye kabuğunun kendi kendini yenilemesi ya da yara almış bir köpek balığının derisinde gerçekleşen onarım gibi, teknolojilerde kullanılan malzemeler de kendi kendini yenileyebilecek. Daha sert, sağlam, dayanıklı, üstün fiziksel, mekanik, kimyasal ve elektromanyetik özelliklere sahip olan bu malzemeler, örneğin uzay araştırmalarında roket, uzay mekiği, uydu taşıyıcıları gibi araçların atmosfer giriş ve çıkışlarında gereksinim duyulan yüksek sıcaklıklara dayanıklılık ve hafiflik özelliklerini taşıyor. Kıtalararası ulaşım için geliştirilmesi planlanan süpersonik dev yolcu uçakları çalışmalarında da ağırlıkça hafif ve yüksek sıcaklıklara dayanıklı malzemeler gerekiyor. Tıpta örneğin yapay kemik üretiminde gereksinim duyulansa, süngerimsi görünüşü, sert yapısıyla dokusu doğala olabildiğince yakın malzemeler.

Seramik, inşaattan elektrik malzemelerine kadar geniş kullanım alanı olan bir malzemedir. Ne var ki bu malzeme üretilirken çoğu zaman 1000-1500 oC’den daha fazla sıcaklıklara ulaşan bir ısının kullanılması gerekir.
Doğada birçok seramik malzeme vardır. Ancak bunların oluşumu sırasında hiçbir zaman böyle yüksek sıcaklıklar kullanılmaz. Örneğin midye kabuğu 4oC’de ve en mükemmel biçimde oluşmaktadır. Doğadaki bu üstün yaratılış örneği bir Türk bilim adamı olan İlhan Aksay’ın dikkatini çekmiş ve kendisi daha iyi, sağlıklı, kullanışlı, işlevsel seramiklerin nasıl üretileceği konusuna yönelmiştir. Bazı deniz hayvanlarının kabuklarının iç yapılarını inceleyen Aksay, Abalone adlı deniz canlısının kabuğundaki yapının olağanüstülüğünü hemen fark etmiştir. Aksay konuyla ilgili şunları söyler:

Midye kabuğu elektron mikroskobu altında 300.000 kez büyütüldüğünde, tuğladan bir duvar görünümü ortaya çıkar. Bu duvar, harç niteliğindeki bir proteinden ve kalsiyum karbonattan yapılmış tuğlalardan oluşur. Kalsiyum karbonat kırılgan bir niteliğe sahip olmasına karşın, kabuk katmanlı yapısından dolayı olağanüstü sağlam ve insan yapımı seramikten daha az kırılgandır. Bir halatın sadece bir ipi koptuğunda bütün halat kopmuş olmaz. İşte buna benzer şekilde midye kabuğunun bu katmanlı yapısı çatlakların yayılmasına engel olur.

Aksay, bu modellerden esinlenerek son derece sert ve dayanıklı alüminyum-bor karbür metal- seramik bir malzeme geliştirmiştir. Bu malzeme, ABD’de ordunun çeşitli laboratuvarlarında denendikten sonra tanklarda zırh olarak kullanılmıştır.