Organik plastikten yapılan eşyalar tıpkı insan vücudu gibi iyileşerek kendi kendini onaracak.
Illinois üniversitesi, hasar aldıktan sonra kendini onaran ve canlı insan dokusu gibi iyileştiren polimer bazlı bir sıvı geliştirdi. Plastik eşyaların kırılan veya çatlayan kısımlarına uygulanan bu “sağaltıcı merhem”, hasarlı bölgeyle temas eder etmez jel kıvamını alıyor ve ardından katılaşıyor. Böylece hasarlı bölgenin üstünü bir kabuk gibi kaplayarak onarım sürecini başlatıyor. Onarıcı jel, kırık parçaların birbirine neredeyse kusursuz bir şekilde kaynamasını sağlıyor.
Plastik parçaların yeniden oluşma yoluyla kendini onarmasını sağlayan özel madde, hasarlı bölgeye kırmızı ve mavi renkli iki ayrı sıvıyla pompalanıyor. Reaktif sıvılar, yalnızca kırık parçaların üzerinde birleşerek jel kıvamında aktif madde oluşturuyor. Bunun için iyileştirici madde iki sıvıyı taşıyan ve fiberden üretilen iki ayrı kılcal damarla hasarlı bölgeye iletiliyor.
Şimdiye kadar geliştirilen onarıcı malzemeler yalnızca plastik maddeler üzerindeki küçük çatlakları tamir edebiliyordu. Ancak yeni jel kırılan bir telefon kapağının veya kulpu kopan bir kupanın da kendini tümüyle onarmasını sağlıyor. Çünkü yalnızca kırık parçaları birleştiren basit bir tutkal işlevini görmüyor. Aynı zamanda plastik parçaların insan elinde açılan bir yarada olduğu gibi kendini iyileştirmesine imkan tanıyor.
Profesör Scott White ve ekibi araştırma sonuçlarını 9 Mayıs 2014’te yayınlanan “Polimerlerde Büyük Hacimli Hasarların Restorasyonu” başlıklı makale de açıkladı. Kimya Profesörü S. Moore, “Cansız sentetik materyal sistemlerinin bazı canlı sistemlerdeki gibi yeniden oluşma ve büyüme süreci ile kendini onarmasını sağladık” diyor.
Plastik eşyalara tıbbi jel
Bu teknolojiden ilk yararlanacak olan sektörlerden biri de havacılık ve uzay sanayisi. Metal yorgunluğuna bağlı kazalar, uçak düşme nedenleri arasında ön sıralarda yer alıyor. Yeni model uçaklarda ise gittikçe daha fazla oranda plastik ve kompozit malzeme kullanılıyor. Onarıcı jelin hasarlı bölgeye uygulanmasıyla kendini onaran uçak kanatları hem kaza riskini azaltacak hem de bakım ve onarım maliyetlerini düşürecek. Ancak ilk sırada kazada ezilen tamponu onaran veya çizilen boyanın üzerini kusursuz bir şekilde kapatan otomobiller geliyor.
Araştırmacılar, plastikleri oluşturan polimer moleküllerinin kendini onarmasını sağlayan şifalı merhemi hasarlı bölgeye fiber damarlarla pompalıyor. Geçici kılcal damar işlevi gören ve kırık eşyanın üzerini ağ gibi kaplayan fiberler onarıcı maddeyi hasarlı parçalara iletiyor ve jelin en küçük çatlaklara bile ulaşmasını sağlıyor. Onarıcı madde jel kıvamına gelip güçlü bir polimer oluşturarak kurumaya başladıktan sonra, kılcal damar fonksiyonu gören fiberler suda eriyen plastik gibi kendiliğinden çözülüyor.
Materyal Bilimi ve Mühendislik Profesörü Nancy Sottos, kılcal damar yaklaşımını şöyle açıklıyor: “Damardan şırınga etme yöntemi büyük miktarda iyileştirici maddeyi hasarlı bölgeye pompalayarak çok daha büyük hasarları iyileştirmemize izin veriyor. Damar yaklaşımı buna ek olarak aynı yerin birden çok kırılması durumunda bile hasarı gidermemize imkan tanıyor.” Bu sistem maket uçak koleksiyoncuları ve oto tamircilerin bildiği gibi, defalarca kırıldığı için onarılması zor olan parçaların da tamir edilerek eski halini almasına olanak tanıyor. Jelin kırık parçalardaki çatlak ve deliklere nüfuz ettikten sonra güçlü bir polimer molekülü oluşturarak kuruması, hem parçaların yapışmasını sağlıyor hem de kırık parçaları eskisi gibi sağlamlaştırıyor.
Kopan kuyruğu yeniden çıkan kertenkele gibi
Havacılık ve uzay mühendisliği alanında uzmanlaşan Profesör Scott White, “Yeniden oluşturma için yerçekimi gibi dış faktörleri de hesaba katmak zorunda kaldık” dedi. Onarıcı jeli geliştiren araştırma ekibinin lideri olan White, cansız maddelere canlılar gibi iyileşme kabiliyeti kazandırmanın kolay olmadığını söylüyor: “Kullandığımız reaktif sıvılar oldukça hızlı bir şekilde jel kıvamına geliyor. Bu yüzden de havayla temas eder etmez katılaşmaya başlıyor. Ancak böyle olmasaydı, sıvılar hasarlı bölgenin üstünden kayıp yere dökülerek ziyan olacak ve görevini yerine getiremeyecekti.
Jel ve fiber kılcal damarlar içinden geçen sıvıları içinde tutuyor, yere dökülmesini önlüyor. Bu sırada jel tümüyle sertleşmediği için hasarlı parçada açılan delikleri kapatmak üzere sıvı pompalamaya devam edebiliyoruz.”
Araştırmacılar, geliştirdikleri yeniden oluşturma (rejenerasyon) sisteminin ticari plastik sektöründeki termoplastik ve termoset ürünlere kolaylıkla uygulanabileceğini söylüyor. Bu teknolojide hasarın türüne göre jel oluşumunu ve onarıcı reaktif sıvıların katılaşma hızını kontrol etmek de mümkün. Örneğin kurşun delikleri merkezden çevreye yayılan bir dizi çatlağa yol açıyor. Bu durumda sıvılar tüm çatlaklara nüfuz edene kadar jel oluşumunu yavaşlatmak gerekiyor.
Atardamar kanamalarına son
Onarıcı jel gelecekte acil serviste ve hastanelerde kullanılacak. Tıbbı jel olarak adlandırılan bu versiyon, atardamarların anında kapanması sağlayarak iç kanamaya bağlı ölümleri azaltacak. Plastik jel ise çelik yeleklerin, kurşungeçirmez camların, dalış tüplerinin ve uzay giysilerinin kendini onarmasını sağlayacak.
Profesör White, buluşun mühendislik açısından önemini şöyle vurguluyor: İlk kez kırılınca parçası kopan ve kaybolan plastiklerin eksik kısımlarını yeniden oluşturabileceğimizi gösterdik. Eskiden hasarlı parçaların kopan kısımları bir daha kullanılamıyordu. Artık kayıp materyalin kendini yeniden büyütebileceğini göstermiş bulunuyoruz.”
