KEMIKTEN ILHAM ALAN YENI MALZEMELER
Kemik sadece sabit bir yapı değildir. Kemik, desteklemeleri gereken yüklere göre kütlelerini ve mukavemetlerini uyarlayabilen dinamik bir yapı kümesidir.
Bu tür uyarlanabilir malzeme geliştirmek uzun zamandır bilim insanlarının hayalidir. Chicago Üniversitesi'ndeki Pritzker Moleküler Mühendisliği bölümünden (PME) bilim insanları şimdi ilk kez titreşime maruz kaldıklarında güçlenen bir jel malzeme geliştirdiler.
Bilim insanları sadece titreşimler yoluyla malzemeyi 66 kat güçlendirmekle kalmayıp, sadece harekete maruz kalan alanları da güçlendirebildiler. Bu tür bir özgüllük, yeni yapıştırıcılara ve implantları vücuda entegre etmenin daha iyi yollarına yol açabilir.
Araştırmayı yöneten Doç. Dr. Aaron Esser-Kahn, “Diğer her malzeme titreştirildiğinde zayıflar. Bu, bir malzemenin mekanik titreşimle kendini güçlendirebileceğini göstererek, bu süreci ilk kez tersine çeviriyoruz” diyor.
Malzeme içinde ikinci bir ağ oluşturmak.
Esser-Kahn ve grubu, uyarlanabilir malzemelerin nasıl geliştirileceğini düşünmeye başladığında, belirli malzemelere mekanik strese yanıt olarak bir elektrik yükü üretme yeteneği veren piezoelektrik etkiden yararlanmaya çalıştılar. Böyle bir yük, bir malzeme içinde bir reaksiyonu tetikleyebilir ve onu güçlendirebilir, diye düşündüler.
Ancak mekanik gerilime doğru tepkiyi üretmenin zor olduğu kanıtlandı. Ekip, işe yarayan kimyayı bulmadan önce düzinelerce farklı formülü test etti.
Tiol-en reaksiyonu ve çinko oksit piezoelektrik parçacıkları ile karıştırılmış bir polimer jel.
Malzeme titreştirildiğinde, parçacıklar enerjiyi iletir ve malzemedeki bileşenlerin çapraz bağlanmasına neden olan bir tiyol-en reaksiyonu oluşturur. Bu çapraz bağlantı, esasen malzemenin içinde ikinci bir ağ oluşturarak onu güçlendirir.
Materyal yumuşak, kollajenli bir materyal olarak başlamasına rağmen, titreşim arttıkça materyal daha da güçlendi. Ekip, malzemenin gücünü orijinal gücünün 66 katına çıkararak kemiğin iç kısımlarının sertliğine yakın bir malzeme elde etti.
Vücutla bütünleşen yeni tür yapıştırıcılar yaratmak.
Bu tür bir seçici güçlendirme, seçici olarak sertleşebilen malzemelere ve yapıları tasarlamanın yeni bir yoluna yol açabilir. Belki de yaşlandıkça güçlenen bir binanın parçası olabilir veya bir uçakta malzemeleri birbirine yapıştırmak için kullanılabilir.
Esser-Kahn, "Yapıştırıcılar bundan büyük ölçüde faydalanabilir. Yapıştırıcılar neredeyse her zaman malzemelerdeki başarısızlık noktasıdır. Bu, çok daha iyi yapışan ve sertleşen özel yapıştırıcılara yol açabilir" diyor.
Grup şimdilerde, yapay materyalleri insan vücuduna daha iyi entegre etmek için materyalin nasıl kullanılacağını inceliyor.