Bilim Adamları “Kırılmaz” Yeni Malzeme Yaratıyor…
Araştırmacılar, camsı polimerler kadar sert olan, ancak yeterli kuvvet uygularsanız kırılmak yerine orijinal uzunluğunun beş katına kadar esneyebilen, “camsı jeller” adı verilen yeni bir malzeme sınıfı oluşturdular. Camsı jelleri diğerlerinden ayıran en önemli özellik, %50’den fazlasının sıvı olmalarıdır; bu da onları benzer fiziksel özelliklere sahip yaygın plastiklerden daha verimli elektrik iletkenleri haline getirir.
Araştırmacılar, camsı polimerlerin sertliğini jellerin gerilebilirliğiyle birleştiren, camsı jeller olarak bilinen yeni bir malzeme sınıfı geliştirdiler. Bu malzemeler %50’nin üzerinde sıvı içeriğini koruyarak esnekliklerini ve yapışkanlık özelliklerini artırır. Üretim süreci, polimer öncüllerinin iyonik bir sıvıyla karıştırılmasını ve ultraviyole ışıkla kürlenmesini içerir; bu da kolay üretime ve elektronik ve tıbbi cihazlar gibi endüstrilerde yaygın uygulama potansiyeline olanak tanır.
Bilim İnsanları “Camsı Jeller” Adını Veren Yeni Malzeme Sınıfı Oluşturuyor
Bilim insanları, %50’den fazlası sıvıdan oluşmasına rağmen son derece sert ve kırılması zor olan “camsı jeller” adı verilen yeni bir malzeme sınıfı icat etti. Camsı jellerin üretiminin basit olması gerçeğiyle birleştiğinde, malzeme çok çeşitli uygulamalar için umut vaat ediyor. Jeller ve camsı polimerler, tarihsel olarak birbirinden farklı görülen malzeme sınıflarıdır. Camsı polimerler sert, sert ve çoğu zaman kırılgandır. Su şişeleri veya uçak pencereleri gibi şeyler yapmak için kullanılırlar. Kontakt lensler gibi jeller sıvı içerir ve yumuşak ve esnektir.
Yenilikçi Materyal Tasarımı
Michael, “Camsı jeller olarak adlandırdığımız, camsı polimerler kadar sert olan, ancak yeterli kuvvet uygularsanız kırılmak yerine orijinal uzunluğunun beş katına kadar esneyebilen bir malzeme sınıfı oluşturduk” diyor. Dickey, çalışmayla ilgili bir makalenin ilgili yazarı ve Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi’nde Camille ve Henry Dreyfus Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Profesörü . “Üstelik malzeme gerildikten sonra ısı uygulayarak orijinal şekline dönmesini sağlayabilirsiniz.
Ayrıca camsı jellerin yüzeyi oldukça yapışkandır ve bu da sert malzemeler için alışılmadık bir durumdur.” Makalenin ortak başyazarı ve doktora sonrası araştırma görevlisi Meixiang Wang, “Camsı jelleri ayıran en önemli şey, bunların %50’den fazlasının sıvı olmasıdır, bu da onları karşılaştırılabilir fiziksel özelliklere sahip yaygın plastiklere göre daha verimli elektrik iletkenleri haline getirir” diyor. NC State’de araştırmacı. Wang, “Sahip oldukları benzersiz özelliklerin sayısı göz önüne alındığında, bu malzemelerin yararlı olacağı konusunda iyimseriz” diyor.
Üretim ve Özellikler
Adından da anlaşılacağı gibi camsı jeller, hem camsı polimerlerin hem de jellerin en çekici özelliklerinden bazılarını etkili bir şekilde birleştiren bir malzemedir. Bunları yapmak için araştırmacılar, camsı polimerlerin sıvı öncülleriyle başlayıp bunları iyonik bir sıvıyla karıştırıyorlar. Bu birleştirilmiş sıvı bir kalıba dökülür ve malzemeyi “sertleştiren” ultraviyole ışığa maruz bırakılır. Daha sonra kalıp çıkarılır ve geride camsı jel kalır. Dickey, “İyonik sıvı, su gibi bir çözücüdür ancak tamamen iyonlardan oluşur” diyor.
“Normalde bir polimere solvent eklediğinizde, solvent polimer zincirlerini birbirinden ayırarak polimeri yumuşak ve gerilebilir hale getirir. Bu nedenle ıslak kontakt lens esnektir, kuru kontakt lens ise esnek değildir. Camsı jellerde çözücü, polimerdeki moleküler zincirleri birbirinden uzaklaştırır, bu da polimerin bir jel gibi esneyebilmesini sağlar. Ancak çözücüdeki iyonlar polimere güçlü bir şekilde çekilir ve bu da polimer zincirlerinin hareket etmesini engeller. Zincirlerin hareket edememesi onu camsı yapan şeydir. Sonuçta malzeme, çekme kuvvetleri nedeniyle sertleşiyor ancak ekstra boşluk nedeniyle hala esneyebiliyor.”
Çok Yönlülük ve Uygulama Potansiyeli
Araştırmacılar, camsı jellerin çeşitli farklı polimerler ve iyonik sıvılarla yapılabileceğini, ancak tüm polimer sınıflarının camsı jeller oluşturmak için kullanılamayacağını buldu. Dickey, “Yüklü veya polar tutuculu polimerler, iyonik sıvı tarafından çekildikleri için camsı jeller için umut vaat ediyor” diyor.
Testlerde araştırmacılar, camsı jellerin %50-60 sıvıdan oluşmasına rağmen buharlaşmadığını veya kurumadığını buldu. Dickey, “Camsı jellerin belki de en ilgi çekici özelliği ne kadar yapışkan olduklarıdır” diyor. “Çünkü onları neyin sert ve esnek hale getirdiğini anlasak da, onları bu kadar yapışkan yapan şeyin ne olduğu hakkında yalnızca spekülasyon yapabiliriz.”
Pratik Uygulamalar ve Geleceğe Bakış
Araştırmacılar aynı zamanda camsı jellerin yapımının kolay olması nedeniyle pratik uygulamalar açısından ümit verici olduğunu düşünüyor. Dickey, “Camsı jeller oluşturmak, herhangi bir kalıp türünde kürleyerek veya 3 boyutlu baskıyla yapılabilecek basit bir işlemdir” diyor. “Benzer mekanik özelliklere sahip plastiklerin çoğu, üreticilerin hammadde olarak polimer oluşturmasını ve daha sonra bu polimeri, polimerin eritilip son ürüne dönüştürüleceği başka bir tesise taşımasını gerektiriyor. “Camsı jellerin nasıl kullanılabileceğini görmekten heyecan duyuyoruz ve bu malzemelere yönelik uygulamaların belirlenmesi konusunda işbirlikçilerle çalışmaya açığız.” “Solventle Sertleştirilmiş Camsı Jeller” başlıklı makale 19 Haziran’da Nature dergisinde yayınlandı .
