Titanyum kadar güçlü, ahşap kadar hafif malzeme üretildi

Amerika ve Birleşik Krallık'taki araştırmacılar nano ölçekte gözenek içeren, titanyum kadar güçlü fakat 4 ila 5 kat daha hafif olan nikel yaprağı ürettiler.

0
197
-Article Top-
- Advertisement -

Pensilvanya Üniversitesi Mühendislik ve Uygulamalı Bilimler Okulu, Urbana-Champaign’deki Illinois Üniversitesi ve Cambridge Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından yapılan çalışmalarda elde edilen sonuçlar Nature Scientific Reports‘ta ayrıntılı olarak yayımlandı. Yapılan çalışmaların mühendislik adına çok faydalı olduğunu ve ilerleyen yıllarda çok hafif yapıların inşa edileceğinin de sinyali olarak görüyorum.

Araştırmalar sonucunda bulunan malzeme, “metallic wood” yani metalik ahşap olarak adlandırılmıştır. Ancak bu isimlendirme sadece malzemenin hafif olmasından değil, hücresel yapısından da kaynaklı yapılmıştır.

Araştırmacılar şuan yük eksenindeki dikmelerin teorik olarak maksimum değere yaklaştığı uzunluk ölçeklerinde çalıştıklarını belirtiyor. Bu yapıyı yüz nanometre hassasiyetinde oluşturabilmek için 3D baskı yöntemlerinden yararlanılması gerektiği, ancak işlemin kullanışlı boyutlara ölçeklendirilmesinin zorluğuna da değinilmiştir.

Makine Mühendisliği Bölümünden Yardımcı Doçent James Pikul yaptığı açıklamada,
yapıların faydalı olacak kadar büyük ve güçlü malzemelerle yapılamadığını, güçlü malzemelerden yapılan örneklerin çoğunun küçük bir pire boyutunda olduğu, ancak kendi yaklaşımlarında 400 kat daha büyük metalik ahşap örnekleri yapabileceklerini belirtmiştir.

Kendi geliştirdiği metodunda ise suda asılı duran küçük plastik küreleri kullanmaktadır. Su yavaşça buharlaştırıldığında, küreler düzenli ve kristal bir çerçeve sağlamak için yerleşmeye başlıyor. Daha sonra elektrokaplama yöntemini kullanarak plastik kürelerinin arası nikel IOCS ile dolduruluyor ve nikel yerleştirildikten sonra plastik küreler bir çözücü ile çözülüp çıkartılıyor.

Elde edilen malzemenin yaklaşık yüzde 70’i boş alan olduğundan, nikel bazlı metalik ahşabın yoğunluğu, mukavemetine göre oldukça düşük olmakta. Ekibin bir sonraki görevi ise, bu malzemenin ticari boyutlarındaki numuneler üzerinde çalışmalar olduğu belirtilmiştir.

Mühendisliği çok önemli bir şekilde etkileyeceğini düşündüğüm bu malzeme ile çok hafif yapıların tasarımı mümkün olabilecektir. Ancak bu malzemenin önündeki en büyük engelin ise üretilmesinde karşılaşılacak güçlükler ve üretim maliyetinin yüksek olması olacaktır.

(a) Sonlu elemanlar simülasyonları ile akma dayanımı ve elastik modülü belirlemek için kullanılan nikel IOCS malzemenin birim hücreleri. Sağdaki birim hücreye ek 19  µm nikel kaplamaya yapılmıştır. Renkler Von Mises’in stresine tekabül eden 15  µm’lik bir yer değiştirme gerilimine karşılık gelir.
(b) 0-33  µm kalınlığındaki nikel kaplamalarla hesaplanan nikel IOCS malzemenin gerilme-gerinim eğrileri.
(a) Nikel ters opal malzemeden bir birim hücre için üretim işlemi. (b – g) Nikel ters opal malzemenin kesit görüntüleri. (b, c) Kaplamasız nikel ters opal. (d, e) 21  µm ilave elektro-metalleştirilmiş nikel kaplamalı bir nikel ters opal malzemesi. (f) 25  µm’lik ek elektro-metalleştirilmiş renyum-nikel kaplama ile nikel ters opal bir malzeme. (g) (f) ‘deki dikmelerden birinin daha yakın bir görüntüsü. (h) Altın / krom kaplı bir cam slayt üzerinde büyütülmüş, 500  µm gözenekli ve 15  µm kalınlığında nikel ters opal malzeme. (i) Altın / krom kaplı 20  µm kalınlığında poliimid üzerinde büyütülmüş 300  µm gözenekli bir nikel ters opal malzemesi.
a) Sıkıştırma testinden önce ve sonra, 500  µm gözenekli ters opal mikropillerin SEM görüntüleri. Kaplanmamış numune % 84 gözenekli ve 19  µm nikel kaplı örnek % 58 gözeneklidir. Yenilme, sıkıştırma eksenine paralel yönde gerçekleşir. Ölçek çubukları 3 mikron. (b) Mühendislik gerilimi, σ *, sıkıştırma altındaki mikropiller için mühendislik gerilimi. Nikel numunesi dökme elektrolizle nikeldir. (c) Dikme akma dayanımı, σy, gözenekli nikel ters opal malzemeler için dikme çapının bir fonksiyonu olmakta, d, 260, 500 ve 930  µm’dir. Mavi veriler; mikropiller sıkıştırma testleri ile ölçülen nikel ters opalleridir. Yeşil veriler; nanoindentasyon ile ölçülen nikel ters opallerdir. Turuncu verileri; 19 ve 33  µm ilave nikel ile kaplanmış 500  µm gözenekli nikel ters opalleridir. Gölgeli bölgeler standart sapmaları temsil eder. Eğilim çizgisi sadece kaplama olmayan nikel örneklerine uygulanmıştır.

inşaport.com ücretsiz aboneliği

Haftalık bültenimize abone olun, yeni içerikleri kaçırmayın.

Abonelik işleminiz tamamlandı.

Bir hata meydana geldi, lütfen daha sonra tekrar deneyiniz.

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.