Havacılıkta kullanılan benzer malzemelerden %50 daha güçlüdür.
Avustralyalı bilim insanları lazerler ve metal tozu kullanarak süper güçlü, süper hafif yeni bir “metamateryal” yarattılar – ancak bu bilim kurgu kulağa hoş gelen yaratım fikrini bitkilerden aldılar.
Zorluk: Karbon fiber ve grafen gibi güçlü ancak hafif malzemeler, tıbbi implantlardan hava gemilerine kadar her şeyin yapımında kullanılıyor ve giderek daha yüksek “güç-ağırlık oranlarına” sahip malzemeler geliştirmek birçok malzeme bilimcinin hedefi.
Bu hedef doğrultusunda bazıları doğaya dönerek, Victoria nilüferinde olduğu gibi bazı bitkileri olağanüstü güçlü kılan içi boş kafes yapılarını metalde kopyalamanın yollarını arıyor.
“Bu iki element doğada daha önce hiç bir arada görülmemiş bir güç ve hafiflik sergiliyor.”
Mevcut üretim tekniklerini kullanarak şimdiye kadar yaratabildikleri şeyler yetersiz kaldı – yük stresinin eşit olmayan dağılımı, bu sentetik malzemelerin doğal muadilleri kadar güçlü olmamasının ana nedenidir.
RMIT Üniversitesi’nde ileri imalat ve malzeme alanında seçkin bir profesör olan Ma Qian, “İdeal olarak, tüm karmaşık hücresel malzemelerdeki stres eşit olarak yayılmalıdır” dedi. “Çoğu topolojide, malzemenin yarısından daha azının esas olarak basınç yükünü taşıması yaygındır, daha büyük malzeme hacmi ise yapısal olarak önemsizdir.”
Yeni olan ne? Qian’ın ekibi, gelişmiş bir metal 3D baskı tekniği kullanarak, yük stresini daha eşit dağıtan bir kafes yapısına sahip yeni bir “metamalzeme” – doğada görülmeyen özelliklere sahip bir malzeme – yarattı.
Testlerde, yaygın bir titanyum alaşımından imal edilen metamateryallerinin, havacılıkta kullanılan benzer yoğunluktaki en güçlü alaşımdan %50 daha güçlü olduğu kanıtlandı.
Qian, “İçinde ince bir bant bulunan içi boş boru şeklinde bir kafes yapı tasarladık” dedi. “Bu iki unsur birlikte, doğada daha önce hiç bir arada görülmemiş bir güç ve hafiflik sergiliyor. Stresi eşit olarak dağıtmak için iki tamamlayıcı kafes yapısını etkin bir şekilde birleştirerek, stresin normalde yoğunlaştığı zayıf noktalardan kaçınıyoruz.”
Bir metamalzeme yapmak: RMIT ekibi, süper güçlü metamateryallerini oluşturmak için “lazer toz yatağı füzyonu” adı verilen ve bir malzemenin bir nozülden katman katman ekstrüde edildiği geleneksel 3D baskıdan çok farklı olan bir 3D baskı tekniğinden yararlandı.
Bunun yerine, yazıcının tabanına bir metal tozu tabakası yayılıyor. Daha sonra tozu istenen desende eritmek için bir lazer kullanılır. Daha sonra yatağa başka bir toz katmanı eklenir ve yeni eritilen metalin altındaki metale bağlanmasıyla işlem tekrarlanır.
İleriye bakmak: Bu teknik benzersiz metamateryalin yaratılmasını sağlamış olsa da, en azından başlangıçta laboratuvardan çıkıp gerçek dünya uygulamalarına girmesi için bir engel olabilir.
Başyazar Jordan Noronha, “Geleneksel üretim süreçleri bu karmaşık metal metamalzemelerin üretimi için pratik değil ve herkesin deposunda bir lazer toz yatağı füzyon makinesi yok” dedi.
“Ancak, teknoloji geliştikçe daha erişilebilir hale gelecek ve baskı süreci çok daha hızlı olacak, böylece daha geniş bir kitlenin yüksek mukavemetli çoklu topoloji metamalzemelerimizi bileşenlerinde uygulamasına olanak sağlayacaktır.”
*Bu yazı 3D-printed “metamaterial” is stronger than anything in nature başlıklı yazıdan çevrilmiştir.
