Plastik kadar sert ama beş kat daha esnektirler.
İyonik çözücüler ve polimerlerden yapılan süper elastik, kendi kendini iyileştiren “camsı jeller” bir gün 3D baskı ve yumuşak robotların temel bileşenleri haline gelebilir. Yüzde 50 ila 60 arasında sıvıdan oluşmasına rağmen, yeni malzeme sınıfı kurumuyor veya buharlaşmıyor, muazzam basınçlara dayanabiliyor ve kırılmadan orijinal şekillerinin beş katına kadar esneyebiliyor.
Çoğu insan sert, dayanıklı kontakt lensleri yıllar önce oldukça anlaşılır nedenlerle jel bazlı seçenekler lehine terk etti – daha yumuşak, sıvı aşılanmış jel polimerler, cam öncüllerinden çok daha rahat, nefes alabilen alternatiflerdir. Ancak Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, yakın zamanda yaptıkları bazı laboratuvar deneylerinin ardından, her iki seçeneğin en iyi özelliklerinden bazılarını bir araya getiren yeni bir malzeme sınıfı yarattılar.
Nature dergisinde 19 Haziran’da yayınlanan bir çalışmada ayrıntılı olarak açıklandığı üzere, bu camsı jeller aynı zamanda benzersiz yapışkan niteliklere sahiptir ve benzer fiziksel özelliklere sahip yaygın plastiklerden daha verimli bir şekilde elektrik iletir. Geliştiricilerine göre, nispeten basit üretim süreci, camsı jellerinin herhangi bir kalıpta veya bir 3D yazıcı kullanılarak sertleşmesine olanak tanıyor.
NCSU kimya ve biyomoleküler mühendislik profesörü ve makalenin yazarı Michael Dickey, ekteki bir duyuruda, “Benzer mekanik özelliklere sahip çoğu plastik, üreticilerin hammadde olarak polimer oluşturmasını ve daha sonra bu polimeri polimerin eritildiği ve son ürün haline getirildiği başka bir tesise taşımasını gerektirir” dedi.
Bununla birlikte, bir cam jel yapmak için, Dickey ve işbirlikçileri bir cam polimerin sıvı öncüsünü iyonlardan yapılmış bir sıvı çözücü ile karıştırdılar. Bu çözelti daha sonra bir kalıba döküldü ve ultraviyole ışık kullanılarak sertleştirildi.
“Normalde bir polimere çözücü eklediğinizde, çözücü polimer zincirlerini birbirinden ayırarak polimeri yumuşak ve gerilebilir hale getirir. Bu yüzden ıslak bir kontakt lens esnektir ve kuru bir kontakt lens esnek değildir,” diye açıklıyor Dickey. “Camsı jellerde, çözücü polimerdeki moleküler zincirleri birbirinden ayırır, bu da bir jel gibi gerilebilir olmasını sağlar. Bununla birlikte, çözücüdeki iyonlar polimere güçlü bir şekilde çekilir ve bu da polimer zincirlerinin hareket etmesini engeller.”
Bu hareket edememe durumu jeli camsı ve sert, ancak gerektiğinde yine de esneyebilir hale getiriyor. Camsı jeller yapmak için birden fazla polimer kullanılabilirken, Dickey ayrıca yüklü veya polar polimerlerin iyonik sıvılara çekildikleri için en etkili olduklarını belirtti. Ancak araştırmacılar bu tür iyonik çekimlerin nasıl çalıştığını bilmelerine rağmen, camsı jellerinin yapışkan olmasının nedeni biraz gizemini koruyor.
Dickey, “[Bu] belki de en ilgi çekici özellik” dedi. “… Çünkü onları neyin sert ve gerilebilir yaptığını anlasak da, onları bu kadar yapışkan yapan şeyin ne olduğu konusunda sadece spekülasyon yapabiliriz.”
Ekip, henüz erken gelişim aşamasında olmalarına rağmen, camsı jellerin üretim ve mühendislik uygulamalarında çok şey vaat edebileceğinden emin ve aktif olarak yeni işbirlikçiler arıyor.
*Bu yazı ‘Glassy gels’ are a new class of strong, stretchy, sticky materials başlıklı yazıdan çevrilmiştir.
