Popüler Bilim Tüm Yazılar

Üretilen En Hafif “Metal”

Facebooktwittergoogle_plusredditlinkedintumblrmail

Geçtiğimiz haftalarda ABD’nin önde gelen havacılık ve uzay firmalarından Boeing’in sitesinde şu ana kadar üretilen en hafif metal adıyla bir video yayınladı. Aslında videoyu izleyen ve konuya az da olsa ilgisi olanların anlayacağı gibi malzemenin yeni üretildiğini söylemek mümkün değil.

Boeing ne alaka diye soranlar için şöyle izah edelim; malzemenin geliştirilmesinde esas rol oynayan Hughes Research Laboratories (nam-ı diğer HRL), aslında Boeing ve GM ortaklı bir kuruluş ve doğal olarak da Boeing patentte hak sahibi kurum. Geliştirilen malzemenin orijinal adı “Metallic Microlattice”. Bu yazıda bunu “Madeni Mikro-Kafes” olarak adlandıracağız. Dümdüz çevirmişsiniz demeyin, en güzeli de bu oluyor Türkçe olarak 😉

microlattice-487244

Madeni mikro-kafes, ultra-ince metal köpüğünden oluşan, sentetik gözenekli metalik bir malzemedir. 0,9 kg/m3’lük yoğunluğu ile, günümüzde bilinen en hafif malzeme yapılarından biridir.1 Kaliforniya merkezli HRL laboratuvarındaki bilim insanları tarafından Kaliforniya Üniversitesi, Irvine ve Caltech’in de destekleriyle 2011 yılında geliştirildi. Prototip örnekleri nikel-fosfor alaşımından üretilmiş.2 2012 yılında Popular Mechanics tarafından, Dünya’yı değiştirecek 10 yenilikçi buluştan biri seçildi.3 Madeni mikro-kafes yapısının hali hazırda otomotiv ve havacılık alanında birçok uygulama alanı mevcut.4

Özellikleri

Madeni mikro-kafes, boşluklu desteklerin birbiri içinde bağlandığı bir ağ yapısından oluşur. Kayıtlara geçen en düşük yoğunluktaki mikro-kafeste, 100 nanometre kalınlığındaki duvarlardan oluşan her bir desteğin çapı 100 mikrometre civarındadır. Kafes yapısının tamamının yaklaşık yüzde 99,99’u havadan oluşmakla beraber,2 toplamda mikro-kafes yoğunluğu hesaplanırken havanın yoğunluğu hesaba katılmaz.5 Kafesi oluşturan dokuların arasındaki havayı da hesaba katacak olursak, yapının gerçek yoğunluğu yaklaşık 2,1 mg/cm3 olmaktadır ki; bu bile 25 derecelik havadan 1,76 kez daha ağırdır. Diğer bir deyişle malzeme bildiğimiz strafordan 100 kez daha hafif oluyor. 6

Microlattice-yapi

Yapıyı hafif kılan, nanometre düzeyinde bir “kafes” biçiminde inşa ediliyor oluşu.

Madeni mikro-kafes yapısı 2011’de kayıtlara geçen 0,9 mg/cm3’lük yoğunluğuyla, bilinen “katılar” içindeki çok düşük yoğunluğuyla karakterize ediliyor. Bir önceki rekor 1,0 mg/cm3 Aerojel’de iken, Aerografit hala 0,2 mg/cm3 ile rekorun sahibi konumunda.7 Mekanik olarak mikro-kafes, üzerine uygulanan basınç kaldırıldıktan sonra davranışsal olarak tıpkı elestomerler gibi eski biçimini geri kazanıyor.8 Bu özellik de ona cam gibi kırılgan yapıda olan aerojellere oranla avantajlı. Bu elastromer yapı ayrıca şok absorbe etmede ciddi verim sağlıyor.

Uygulamalar

Madeni mikro-kafes yapıları termal ve titreşim yalıtımında, şok sönümleyici gibi alanlarda veya batarya elektrodları ve katalizatör desteklerinde uygulanabiliyor.5 Ayrıca, uygulanan basınç kaldırıldığında tekrar eski konumuna gelme özelliği sayesinde, yay gibi mekanik enerji depolama alanında da kullanılabilir.2 Otomotiv ve havacılık sanayinde, yapısal destek, ısı transferi gibi alanlarda aşırı hafif ve verimli yapılar olarak kaldıraç görevi de görebilir.4

Sefa Doğan

Kaynaklar:

  1. “In pictures: Ultra-light material” . BBC. 9 April 2013. Retrieved 1 July 2013.
  2. “Metallic microlattice ‘lightest structure ever’ ” . Chemistry World. 17 November 2011. Archived from the original on 21 November 2011. Retrieved 21 November 2011.
  3. Sterling, Robert (29 October 2012). “The world’s lightest material” . Boeing. Archived from the original on 2 November 2012. Retrieved 2 November 2012.
  4. “MICROLATTICE: HOW REVOLUTIONARY METALLIC STRUCTURES ARE BENEFITING GLOBAL MANUFACTURERS” . Institution of Mechanical Engineers. 28 February 2013. Retrieved 25 February 2015.
  5. Schaedler, T. A.; Jacobsen, A. J.; Torrents, A.; Sorensen, A. E.; Lian, J.; Greer, J. R.; Valdevit, L.; Carter, W. B. (12 October 2011). “Ultralight Metallic Microlattices”. Science 334 (6058): 962–5. Bibcode:2011Sci…334..962S . doi:10.1126/science.1211649 . PMID 22096194 .
  6. “World’s ‘lightest material’ unveiled by US engineers” . BBC News. 18 November 2011. Retrieved 25 November 2011.
  7. “New carbon nanotube struructure aerographite is lightest material champ” . Phys.org. 13 July 2012. Retrieved 14 July 2012.
  8. Stephen Shankland (18 November 2011). “Breakthrough material is barely more than air” . CNET. Retrieved 26 April 2013.
Hep daha fazla okumak gerekir...

Yorum