Cambridge Ekibi Sulu Malzemeden Güçlü Elyaflar Üretiyor
Cambridge Üniversitesi bilim adamları; tekstil materyalleri, sensörler ve diğer materyalleri üretmek için neredeyse tamamen sudan oluşan süper esneyebilen güçlü elyaflar tasarladılar. Bu bungee kablosuna benzeyen elyaflar enerjinin büyük kısmını absorblayabilen, sürdürülebilir ve toksik olmayan elyaflardır ve oda sıcaklığında yapılabilir.
Mimarlardan ve kimyagerlerden oluşan bir ekip tarafından gerçekleştirilen ve daha önceden geliştirilmeyen bu yeni yöntem, yüksek enerjili prosedürlerin veya zararlı çözücülerin gerektirmediği gibi; bu prosedürler ile üretilen diğer tüm sentetik elyaf tiplerinin yapımını önemli ölçüde geliştirir. Sonuçlar “Proceedings of the National Academy of Science” gazetesinde yayımlanmıştır.
Örümcek ipek doğanın en güçlü malzemelerinden birisidir ve bilim adamları bu ipeğin özelliklerini değişik başarı dereceleriyle taklit etmeye çalışmaktadırlar. Cambridge Mimarlık bölümünden ortak yazar Dr. Darshil Shah, “Örümcek ağını tam olarak yeniden yaratmamız gerekmiyor” dedi.
Cambridge takımı tarafından tasarlanan elyaflar hidrojel adı verilen %98’i sudan oluşan bir sulu malzemeden dokunurlar. Geriye kalan %2’lik kısım doğal olarak bulunabilen materyallerden silika ve selülozdan oluşmuştur. Bu materyaller “Cucurbiturils” olarak bilinen namlu şekilli moleküler kelepçe ile ağda bir arada tutunurlar. Farklı bileşenler ile oluşan kimyasal etkileşimler uzun elyafların jelden çekilmesini sağlar. Hidrojellerden çekilen elyaflar uzun, çapı metrenin milyonda biri olan son derece ince liflidir.
Yaklaşık 30 sn sonra su uçurulduktan / buharlaştırıldıktan sonra geriye güçlü ve gergin bir lif kalır.
Shah, “elyaflarımız en güçlü örümcek ipeği kadar güçlü olmasa da diğer benzer doğal ipekler kadar 100 ila 150 mega paskal arasında stres oluşturabilirler” dedi.” Ancak liflerimiz toksik değildir ve yapımı çok daha az enerji gerektirir”.
Elyaflar oda sıcaklığında kendiliğinden birleşme özelliğine sahiptir ve atomların elektronları paylaştığı kovalent bağlar dışındaki kuvvetlere dayanan supramoleküler konak-konuk kimyası ile bir arada bulunur.
Yuchao Wu (Cambridge Üniversitesi Kimya Bölümü doktora öğrencisi ve başyazarı)” bu elyaflara baktığımızda farklı miktarlarda bir arada tutan bir dizi gücü görebilirsiniz. Bu kompleks kombinasyon özellikli bir hiyerarşiye benziyor.”
Bu liflerin mukavemeti, diğer sentetik liflerden (selüloz esaslı viskoz ve yapay ipekler) olduğu gibi insan veya hayvan kılı gibi doğal liflerden de fazladır.
Lifler mukavemetinin yanısıra çok yüksek sönümleme kapasitesine sahip olması bir bungee kablosuna benzer şekilde büyük miktardaki enerjiyi absorblayabildiği anlamına gelir.
Bu kapasiteye sahip çok az elyaf vardır ancak yüksek sönümleme örümcek ipek özel karakteristiklerinden birisidir.
Araştırmacılar bazı durumlarda sönümleme kapasitesinin doğal ipeklerden bile daha yüksek olduğunu tespit ettiler.
Shah, “Bu elyaf yapımı yönteminin mevcut yöntemlere göre sürdürülebilir bir alternatif yöntem olabileceğini düşünüyoruz” dedi.
Araştırmacılar iplik ve örgü elyafı dahil olmak üzere elyafların kimyasını daha fazla araştırmayı planlıyor.
Bu çalışma Profesör Oren Schermen liderliğindeki Kimya Bölümündeki Polimer Sentezi Melville Laboratuvarı ve Dr. Michael Ramage liderliğindeki Mimarlık Bölümündeki Doğal Malzeme İnovasyon Merkezi arasındaki işbirliğinin sonucudur.
İki grup arasında ortak ilgi doğal ve doğadan esinlenilen malzemeler, prosesler ve uygulamalar ve farklı miktarlar ve disiplinlerdeki süreçler ve uygulamalarıdır.
Araştırma UK Mühendislik ve fizik bilim araştırmaları konseyi (EPSRC) ve Leverhulme Trust tarafından desteklenmektedir (SV).
Kaynak : fibre2fashion.com
