Metal Dünyası

Durmadığın Sürece Ne Kadar Yavaş Gittiğin Önemli Değildir. Konfüçyüs

Bilim ve mühendislik alanında sürekli değişiklikler olmakta, yeni malzemeler ve gelişmiş metalürji, yarının teknolojilerini ve yeniliklerini şekillendirmede önemli bir rol oynamaktadır. 

Nanoteknoloji, nanomalzemelerin geliştirilmesinin önünü açmıştır. Bu malzemeler  nanometrekare ölçeğinde önemli performansa sahip malzemelerdir. 

Sunduğu yüksek dayanım, elektriksel iletkenlik ve optik özellikler sayesinde  karbon nanotüpler gibi olağanüstü çekme dayanıklılığı ve ısı iletkenliğine sahiptir.

Bu nedenle takviye edilmiş kompozitler, enerji depolama cihazları ve sanayi için gelecek vadetmektedirler.

Ayrıca grafen gibi karbon atomlarının iki boyutlu bir örgüde düzenlenmesiyle oluşturulan 2D malzemeler, elektronik, biyomedikal ve çevre düzenlemesi gibi alanlarda önemli  potansiyele sahiptir.

Ülkemizde ileri malzeme teknolojilerinde yeni bir dönem başlatacak olan grafenin seri üretimi için çeşitli adımlar atılmaktadır. Bu adımlarla hem nano hem biyo teknoloji olmak üzere ileri teknolojiyi çalışma odak noktasına alan  yeni teknoloji firmaları kurulmaktadır.

Böylece ısınma sorunlarından ömür devirlerine, korozyon korumalarından hayatı kolaylaştıracak yüksek elektronik performanslı geliştirmelere kadar küresel sorunlara çözüm imkanı sunulmaktadır.

Ayrıca gıda güvenliğinden pandemi ile mücadeleye kadar bir çok alanda çalışmalar biyoteknoloji sayesinde çeşitlendirilecek.

Keskin kenarlı nano malzemelerden yüksek performanslı alaşımlara kadar, malzeme bilimi ve mühendisliği alanı,  enerji, gıda, havacılık  ve savunma sanayi gibi  bir çok alanda anahtar rol üstlenmektedir.

Türkiye’de 2014 yılında 6550 sayılı “Araştırma Altyapılarının Desteklenmesine Dair Kanun” ile “Araştırma altyapılarının daha etkin kullanımını ve sürdürülebilirliğini sağlamak üzere desteklenmesine” karar verilmiştir. 

Bu amaçla Nanoteknoloji  alanında,  global  geçerliliği olan ve sosyo-ekonomik katma değeri olan  ürün ve hizmetler oluşturmak için çeşitli merkezlerde üniversiteler sanayi işbirliği ile araştırma ve geliştirme çalışmaları yürütülmektedir.

Bu merkezlerde nanomalzemeler ve nanoyapıların tasarımı, sentez ve karakterizasyonu ile nanoyapılardan gelişitirilen mikro-nano sistemlerin tasarım ve üretimi gibi konularda farklı sektörlere  hizmet verebilen alt yapılar oluşturulmaktadır. 

Bu bağlamda;
• Yeni malzemelerin ülke ve bölge ekonomisi göz önünde bulundurularak sanayinin ihtiyaçlarına yönelik çeşitlendirilmesi ,  
• Sanayi- projeler odaklı çalışmaların arttırılması , 
• Uluslararası ilişkilere odaklanılması, 
• Dijital mağaza ürün çeşitliliğinin  ve satış ağının geliştirilmesi ,
• Daha çok paydaşın katılımı ve  bu  paydaşlara verilen hizmetlerin ileriye taşınması
hedeflenmiştir.

Metamalzemeler geleceğin en önemli ürünlerinden olup, doğada bulunmayan özelliklere sahip mühendislik malzemeleridir. 

Bu malzemeler var olan özelliklerini, elemental bileşime değil, mikro ve nano düzeyde yapılarının karmaşıklığına borçludur. 

Bu yapısal özellik bilim insanlarını, negatif kırılma indeksi, gizleme yetenekleri ve hatta mükemmel akustik emilim gibi şaşırtıcı özelliklere sahip malzemeler tasarlamaya yöneltmiştir.

Metamalzemeler, yakın gelecekte telekomünikasyon, görüntüleme sistemleri ve enerji toplama teknolojileri alanında yapılmak istenen yenilikleri gerçekleştirme özelliğine sahip olacaktır.

Şekil bellekli alaşımlar (SBA), fevkalade deformasyon sonrasında bile kendi orijinal şekillerine geri dönebilme  yeteneğine sahiptirler. 

Bu fark yaratan özellik, sıcaklık veya gerilim değişiklikleri altında faz dönüşüm davranışlarından kaynaklanmaktadır.

SBA’lar, tıbbi cihazlardan robotiklere ve havacılığa kadar çeşitli endüstrilerde uygulama bulur. 

Tıp alanında SBA’lar, vücuda yerleştirildiğinde genişleyen stentlerde kullanılarak invaziv cerrahilerin (vücutta minimum düzeyde hasar oluşturması hedeflenerek küçük kesiler yoluyla gerçekleştirilen kapalı ameliyat yöntemi) yükünü azaltır. 

Robotikte SBA aktüatörleri, hassas ve verimli hareket kontrolü sağlar. 

Bu alaşımlar, malzeme mühendisliğine yeni bir devrim katmaktadır.

Biyomimikri ile bilim insanları doğanın tasarımlarından ilham alarak, olağanüstü işlevselliklere sahip yeni malzemeler geliştirmişlerdir.

Lotus yaprağının öz temizleme yeteneği, süper hidrofobik yüzeylerin meydana getirilmesine ilham olmuş, böylece su israfı azaltılmış ve gemilerde biyolojik kirlilik önlenmitir. Örümcek ipliğinin olağanüstü dayanıklılığı ve esnekliği, biyolojik olarak parçalanabilen plastikler ve hafif kompozitlerde kullanılmak üzere biyomühendislik malzemelerinin temelini oluşturmuştur.

Çevresel endişelerin arttığı bir dönemde, sürdürülebilir malzemeler ve geri dönüşüm,  önemli bir rol oynamaktadır.

Gelişmiş metalurji teknikleri, geri dönüştürülmüş kaynakları kullanarak yüksek performanslı malzemelerin geliştirilmesine olanak sağlayan hammaddelere olan bağımlılığı azaltacaktır.

Ayrıca biyoplastikler, biyolojik olarak parçalanabilen polimerler ve çevre dostu kompozitler gibi sürdürülebilir malzemeler, daha yeşil ve döngüsel bir ekonominin yolunu açacak.

Sürdürülebilir malzemelerin geliştirilmesi ve geri dönüşüm uygulamaları, yeşil bir geleceğe doğru yol almamızı sağlayacak.

Bilim insanları ve mühendisler, mümkün olanın sınırlarını zorlamaya devam ettikçe, bu yeni malzemeler gelecek nesillere daha sürdürülebilir daha yenilikçi bir dünya vadedecek.

Kaynaklar:

1. “Nanomaterials: A Review of Properties and Applications.” (DOI: 10.3390/nano11020465)
2. “Metamaterials: Physics and Engineering Explorations.” (DOI: 10.1007/978-1-4419-0901-9)
3. “Shape Memory Alloys: Fundamentals, Modelling, and Applications.” (DOI: 10.1016/j.matdes.2018.04.027)
4. “Biomimetic Materials: A Nanoscience Approach.” (DOI: 10.1002/adma.200802641)
5. “Sustainable Materials and Recycling.” (DOI: 10.1016/j.resconrec.2018.07.011)