Renk Değiştiren Kaplama ile Performans Liflerinin Mekanik Gerilimi Gözle Görülebilir
Fotoğraf 1:Lif (Isıtmadan önce)
Yüksek sıcaklıklara maruz kalan yüksek performanslı lifler genellikle mekanik özelliklerini fark edilmeden kaybederler. Bu durumda en kötü senaryo, örneğin itfaiye ekiplerinin kullandığı emniyet halatları veya şantiyelerde ağır yükler için kullanılan askı halatları gibi hayati durumlarda kullanılan liflerin kopmasıdır. Empa firmasında ki araştırmacılar, sürtünme veya ateş yoluyla yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında renk değiştiren bir kaplama geliştirdiler.
İtfaiyeci yanan bir binaya girer ve sistematik olarak kurtarmaya ihtiyacı olan insanlar için odadan odaya bakar. Diğer ucunda, meslektaşlarının binanın önünde dışarıda beklediği bir emniyet halatı vardır. Acil bir durumda—herhangi bir nedenle bilincini kaybederse-onu binadan çıkarabilir veya kurtarmak için binaya kadar takip edebilirler.
Bununla birlikte, bu halat önceki işlemler sırasında aşırı ısıya maruz kamışsa, kopabilir. Bu da hayati tehlike demektir! Şimdiye kadar halata verilen bu hasarı fark etmenin hiçbir yolu yoktu. Empa ve ETH Zürih’ten bir araştırmacı ekibi, ısıyla fiziksel reaksiyona bağlı olarak renk değiştiren bir kaplama geliştirdi, böylece halatın ileride ki kullanımlarda güvenliği sağlamaya devam edip etmeyeceği açıkça belli olacak.
ETH Zurich ve Empa’da ki araştırmacılar,2018’de Empa ekibinin yüksek lisansının bir parçası olarak fiberlere şu an uyguladığı bir kaplama geliştirdiler. Empa’nın Advances Fibers laboratuvarından Dirk Hegemann, “Bu, birkaç adımı içeren bir süreçti.” diyor. İlk kaplamalar sadece pürüzsüz yüzeylerde işe yaradı, bu nedenle yöntemin eğimli yüzeylerde de işe yarayacak şekilde düzenlenmesi gerekiyordu. Hegemann ve ekibi geçmişte elektriksel olarak iletken lifleri geliştirmiştir. Bu nedenle Empa, liflerin kaplanması konusunda kapsamlı bilgi birikimine sahipti.Bundan dolayı püskürtme işlemi en son kaplamaya da başarıyla uygulandı.
Fotoğraf 2:Isıtmadan önce ve sonra lif (Kaynak: EMPA)
İncecik Katmanlarda Muhteşem Etki
Lifin ısıtıldığında renk değiştirmesini sağlamak için üç katmana ihtiyacı vardır. Araştırmacılar, gümüşü lifin kendisine uygular dolayısıyla PET (yani polyester) ve VectranTM yüksek teknolojili liflerdir. Bu bir yansıtıcı başka bir deyişle metalik bir taban katmanı olarak görev görür. Bunu, gümüşün sabit kalmasını sağlayan ara titanyum nitrojen oksit tabakası izler. Ve o da , 20 nanometre kalınlığındaki renk değişikliğine neden olan Germanyum-antimon tellür (GST)’den oluşan amorf tabakayı takip eder. Bu katman yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında kristalleşerek rengi maviden beyaza çevirir. Renk değişimi, girişim olarak bilinen fiziksel bir olaya dayanmaktadır. İki farklı dalga (örneğin ışık) buluşur ve birbirini güçlendirir veya zayıflatır. Sıcaklığa duyarlı katmanın kimyasal bileşimine bağlı olarak, bu renk değişimi 100 ila 400 derece arasında bir sıcaklık aralığına ayarlanabilir ve böylece lif tiplerinin mekanik özelliklerine uyarlanabilir.
Kişiye Özel Çözüm
Renk değiştiren lifler için olası uygulama alanları hala var bu nedenle Hegemann şu anda olası proje ortakları arıyor. İtfaiyeciler veya dağcılar için güvenlik ekipmanlarına ek olarak, lifler ayrıca üretim tesislerinde, şantiyelerde vb. yerlerde yük halatlarında da kullanılıyor.Henüz liflerin işlevselliğini kaybetmeden uzun süre saklanması mümkün değildir. Hegemann “Ne yazık ki, faz değişim malzemeleri birkaç ay içinde oksitlenir.” diyor. Bu da, karşılık gelen faz değişimi yani kristalizasyonun artık ısıyla bile gerçekleşmemesi ve halatın “uyarı sinyalini” kaybetmesi anlamına gelir. Hegemann, ne olursa olsun bu çalışmanın işe yaradığını ve dayanıklılığının gelecekteki araştırmalar için bir konu olduğunun kanıtlandığını söylüyor. Ayrıca Hegemann “Endüstride ki ilk ortaklar ürünlerimize olan ilgilerini ilettikten sonra, lifler ihtiyaçlarına göre daha da optimize edilebilir.”diyor.
Kaynak: phys.org
