Deriden esinlenen ve kendini onaran plastik

Emily Anthes / BBC Future

Vücudun kendisini yenilemesinden esin alan yeni materyallerle bir gün kendi kendisini tamir eden uçaklar ya da binalar yapılabilir.

Bir kemiğiniz kırıldığında vücudunuz yavaş yavaş bu kemiği onaracak, bir yeriniz sıyrıldığında deriniz kendisini yenileyecektir. Ancak aynı şey bina, köprü veya uçak inşasında kullanılan insan yapımı maddeler için geçerli değil. Plastik, çelik, beton gibi maddelerin onarımı zor ya da imkansızdır.

Fakat bunun yakın zamanda değişebileceği belirtiliyor. Bilim insanları doğadan esinlenerek kendisini yenileyip onarabilecek materyaller üretmeye çalışıyor.

‘Kanayan' plastik

Yıllar boyunca mühendisler çeşitli stratejiler kullandı. Fakat Illinois Üniversitesi'nden Nancy Sottos insan derisinden esinlenerek yeni bir plastik geliştirdi. Bu plastik kesildiğinde ‘kanıyor' ve kendi kendisini defalarca onarabiliyor.

Sottos'un araştırması her tür çevresel etkene karşı tepki veren yeni maddelerin geliştirilmesi konusunda öncülük ediyor. Bu şekilde bakım ve teftiş alanında önemli ölçüde tasarruf sağlanması kadar, büyük ve ölümcül kazaların önlenmesi de mümkün olabilecek.

İnsanların yaptığı büyük yapılar başarısız olduğunda sonuçları da felaket içeriyor. Trafik altında çöken bir köprü düşünün. Fakat buna yol açan arızanın başlangıcı küçük bir nedenden kaynaklanıyor çoğu zaman. Küçük bir çatlak örneğin.

Fark edilmediğinde bu çatlak büyüyüp köprünün çökmesine yol açabilir. "Kendi kendini onaran maddenin amacı işte o küçük çatlakların büyümesini önlemektir,” diyor Sottos.

Reçine kapsülleri

2001'de Sottos kendi kendini onaran bir plastik üreterek haber konusu olmuştu. Bu plastik, içinde sıvı reçine olan minik kapsüller içeriyordu. Plastiğin bir yerinde herhangi bir çatlak meydana geldiğinde kapsüllerin bir kısmı yırtılarak reçine salgılıyor ve çatlağı doldurup katılaşıyordu.

Bu madde önemli bir adım olmakla birlikte mükemmel değildi. Bu kapsüller bir kez açılıp reçineyi salgıladığında boşalmış oluyordu. Yani ilk çatlakta açılıp onarım yaptıktan sonra, aynı bölgede meydana gelen yeni bir çatlak durumunda işlevsiz kalıyordu.

Sottos daha sonraki yıllarda insan derisini taklit edecek şekilde, plastik üzerinde yaygın bir biçimde onarım sıvısını içeren bir sistem geliştirdi.

Kılcal damar sistemi

Kendisini onaran plastiğin ilk aşamasında kalın bir polimer tabakası oluşturuluyor. Bu tabakanın yüzeyinin hemen altında yoğun ve içi boş kanallardan oluşan üç boyutlu bir ağ var. Sonra bu kanalların bir kısmına sıvı reçine, bir kısmına da "kür kimyasalı” konuyor.

Sonra da Sottos bu yeni materyali denemeye koyuluyor, yüzeyinde çatlaklar oluşturmaya çalışıyor. Çatlak büyüdükçe sıvı dolu kanallara denk gelip her iki sıvının da salgılanmasını tetikliyor. Sıvılar karıştığında kür malzemesi reçineyi sertleştiriyor ve böylece çatlak doldurulup onarılmış oluyor.

Bir tek çatlağı doldurmak için fazla sıvıya gerek olmuyor. Ayrıca içerdeki kanallar epeyce sıvı tutabiliyor. Yeni bir çatlamada aynı işlem tekrarlanmış oluyor.

Tıpkı deri altında yayılmış kılcal damar ağlarının deriyi onarması gibi. Böylece aynı noktalar tekrar tekrar onarılabildiği gibi, uzun süre kullanımda olan maddeye dışarıdan sıvı takviyesi de yapılabiliyor.

Bilgisayar ve elektronik aletler

Sottos ayrıca çatlak kısmına onarıcı sıvı püskürten bir plastik de geliştirdi. Bu tür materyaller uçak, rüzgar türbinleri ve elektronik eşyalar gibi irili ufaklı çok sayıda ürünün ömrünü uzatabilir.

2011'de yayımladığı bir makalede Sottos, plastikte kullandığı kılcal damar ağlarında su dolaştırılması yoluyla, ısınma eğilimi olan maddelerde ısıyı düşürmenin mümkün olacağını vurguladı. Bu yöntem bilgisayar çipleri ve diğer elektronik aletlerde ısı düzenleme amacıyla kullanılabilir.

Bu yöntemler nerede kullanılırsa kullanılsın Sottos doğadan esin almaya devam ediyor.

Bu makalenin İngilizce aslını BBC Future'da okuyabilirsiniz.

Dergideki diğer makalelere buradan ulaşabilirsiniz.