Teknolojide Devrimsel Keşif: Metaller Kendi Kendini Onarabiliyor
Yok edilemez katil robotlar fikri, Terminatör filminden fırlamış gibi gelebilir. Ancak bilim insanları, herhangi bir insan müdahalesi olmadan metalin kendi kendine iyileşmesine ilk kez tanık olduklarından, bu robotlar yakında gerçek olabilirler.
ABD merkezli bir çalışma, aşınma ve yıpranmadan kaynaklanan çatlakların aslında belirli koşullar altında kendi kendini tamir edebildiğini ortaya çıkararak metaller hakkında bildiğimizi düşündüğümüz her şeyi alt üst etti.
Kendi kendini iyileştiren motorların, uçakların ve hatta robotların artık ufukta görünme olasılığıyla, mühendislikte devrim yaratma potansiyeline sahip bir keşif.
Bilim insanı Brad Boyce, “Bunu ilk elden izlemek kesinlikle büyüleyiciydi,” dedi. “Doğruladığımız şey, metallerin, en azından nano ölçekte yorgunluk hasarı durumunda, kendi içlerinde, doğal olarak kendilerini iyileştirme yetenekleri olduğudur.”
Şu anda köprüler ve uçaklar gibi hayati altyapıyı oluşturmak için kullanılan metaller, zamanla mikroskobik çatlakların oluşmasına neden olan çok sayıda tekrarlanan strese ve harekete maruz kalmaktadır.
Bu yorgunluk hasarı genellikle makinelerin kırılmasına neden olurken, Bay Boyce ve ekibi nano boyutlu kırılmanın 18nm küçülmesine tanık oldu.
Bu tamamen beklenmedik bir keşifti; çünkü bilim insanları sadece basınç uygulandığında 40 nm kalınlığındaki bir platin parçası boyunca çatlakların nasıl yayılacağını değerlendirmeyi amaçladılar.
Deneyin 40. dakikasında, bir ‘t-kavşağı’ çatlağı sanki hiç yokmuş gibi tekrar birleşerek hasar tersine döndü. Daha sonra, daha fazla basınç uygulandıkça, bilim insanları hayretle mikroskopla izlediklerinden, çatlak farklı bir yönde yeniden büyüdü.
Boyce, “Elektronik cihazlarımızdaki lehim bağlantılarından, aracımızın motorlarına ve üzerinden geçtiğimiz köprülere kadar, bu yapılar genellikle döngüsel yükleme nedeniyle önceden tahmin edilemeyecek şekilde bozulur ve bu da çatlak başlangıcına ve sonunda kırılmaya yol açar” diye devam etti.
“Başarısız olduklarında, değiştirme maliyetleri, zaman kaybı ve hatta bazı durumlarda yaralanmalar veya can kaybıyla uğraşmak zorunda kalıyoruz. Bu başarısızlıkların ekonomik etkisi ABD için her yıl yüz milyarlarca dolar olarak ölçülüyor.
Metallerdeki çatlakların küçülmesi değil, büyümesi bekleniyordu. Çatlak büyümesini tanımlamak için kullandığımız bazı temel denklemler bile bu tür iyileşme süreçlerinin olasılığını ortadan kaldırıyor.’
Kendi kendine iyileşme hakkında pek çok şey bilinmemekle birlikte, bilim insanları soğuk kaynak olarak bilinen bir sürecin rol oynamış olabileceğine inanıyor.
Bu, temas altında sıkıştırıldığında çıplak metallerin ‘birleşmesine’ izin vererek metal yorgunluğunun ucunda meydana gelebilir.
Çalışmaları, Massachusetts Institute of Technology’den Michael Demkowicz’in kendi kendini iyileştiren metaller hakkında benzer bir teori ortaya koymasından 10 yıl sonra geldi.
Nanoçatlakların metallerde iyileşmek için ‘eğilimler’ olarak bilinen kristal kusurlarının oluşumuna dayandığı fikrini destekledi.
Bu çalışmada araştırmacılar, farklı şekilleri ve dokuları olan farklı kristal malzemelerin bundan farklı şekillerde etkilenebileceğini de kabul ettiler.
Nano boyutlu platinleri öncelikle oksijensiz koşullarda test edildi, bu nedenle vakum olmayan koşulları daha da fazla keşfetme fırsatı olduğuna inanıyorlar.
Boyce şöyle devam etti: “Bu bulguların ne ölçüde genelleştirilebilir olduğu, muhtemelen kapsamlı bir araştırma konusu haline gelecektir.
“Bunun vakumda nanokristal metallerde olduğunu gösteriyoruz. Ancak bunun havadaki konvansiyonel metallerde de indüklenip indüklenemeyeceğini bilmiyoruz.’
Kendi çalışmasından on yıl sonra, Bay Demkowicz bu son araştırmayı övdü ve geleceğe dair umutlarını dile getirdi.
“Bu bulgunun malzeme araştırmacılarını, doğru koşullar altında malzemelerin hiç beklemediğimiz şeyleri yapabileceğini düşünmeye teşvik edeceğini umuyorum” dedi.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Teknolojide Devrimsel Keşif: Metaller Kendi Kendini Onarabiliyor
Geleceğin Evleri Mantar Kök Sistemi Olan Miselyumdan Yapılabilir