Yeni Nesil Şekil Değiştiren Malzemeler
Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) bülteninde yayımlanan araştırmalar, robotikten biyoteknolojiye ve mimariye kadar geniş bir yelpazede kullanılabilecek çok işlevli bir malzeme tipine dair umut verici bulgular sunuyor. Bu bulgular, malzemelerin şekil değiştirirken nasıl daha etkili bir şekilde kullanılabileceğine dair yeni kapılar aralıyor.
Uygulamalı matematik, organizmal ve evrimsel biyoloji ile fizik profesörü olan L. Mahadevan, bu bulguları şu şekilde ifade ediyor:
“Günümüzdeki şekil değiştiren malzemeler ve yapılar, yalnızca belirli birkaç kararlı yapı arasında geçiş yapabiliyor. Ancak biz, istenen sayıda şekil değiştirebilen yapısal malzemelerin nasıl tasarlanabileceğini gösteriyoruz. Geometri ve mekaniğin bağımsız bir şekilde kontrol edilmesine olanak tanıyan bu yapılar, şekil verilebilen yeni bir hücre biriminin kullanımı ile işlevsel şekillerin geliştirilmesine zemin hazırlıyor.”
Şekil değiştiren malzemelerin tasarımındaki en büyük zorluklardan biri, genellikle çelişen uygunluk ve sertlik gereksinimlerini dengelemekte ortaya çıkıyor. Şekil değiştirme esnekliği çok fazla olduğunda, malzemenin yeni şekillere dönüşmesi zorlaşıyor. Öte yandan, sertlik malzemenin belirli bir pozisyonda kalmasına yardımcı olsa da, bu sertlik seviyesi arttıkça malzemenin yeni bir şekil kazanma yeteneği azalıyor.
Araştırma ekibi, iki katı öğe içeren ve nötral yönden durağan olan bir birim hücresi ile esneyebilir iki elastik yay kullanarak çalışmalarına başlamış. Bir Pixar filminin açılış sahnelerini izlediyseniz, nötral yönden durağan bir malzeme örneğini de görmüş olabilirsiniz. Örneğin, Pixar lambasının baş kısmı, her pozisyonda durağan bir yapı sergiler çünkü yer çekimi kuvveti, lamba hangi konumda olursa olsun, eşgüdümlü bir şekilde gerilip sıkışarak dengelenen yaylarla sürekli bir denge oluşturur.
Çalışmanın eş birinci yazarı olan doktora sonrası araştırma görevlisi Gaurav Chaudhary, bu konudaki düşüncelerini şöyle paylaşıyor:
“Nötral yönden durağan bir birim hücresiyle, malzemenin geometrisini mekanik tepkisinden hem tekil hem de toplu bir düzeyde ayırabiliyoruz,” diyor. “Bu birim hücresinin geometrisi, genel boyutunun yanı sıra, destek uzunluğunun değiştirilmesiyle de şekil değiştirebiliyor. Bu esnada elastik tepkisi, yapıdaki yayların sertliğinin ya da destek ve bağlantıların uzunluğunun değiştirilmesiyle de değişim gösterebiliyor.”
Kaynak: Popular Science Türkiye
