Bilim insanları, bir araba tarafından ezildikten sonra veya daha doğal bir örnek kullanmak gerekirse bir fil tarafından üzerinden geçildikten sonra orijinal şeklini geri alabilen, tamamen yeni, yumuşak ama güçlü, jöle kıvamında bir malzeme geliştirdiler.
Yüzde 80’i sudan oluşan malzemenin su olmayan kısımları, sıkıştırıldığında ultra sert bir cam gibi davranmasını sağlar. Araştırmacılar, bunun gibi yumuşak bir malzemenin ilk sıkıştırmaya karşın mükemmel bir direnç gösterdiğini düşünüyor.
Ayrıca daha fazla geliştirildikten sonra, ‘süper jöle’ bir dizi pratik uygulamaya sahip olabilir, malzemenin arkasındaki ekip, yumuşak robotlarda kullanılmasından insan vücudunda kullanılan kıkırdak değiştirmelerinin esnekliğini geliştirmeye kadar her şeyi yapabileceğini söylüyor.
İngiltere’deki Cambridge Üniversitesi’nden kimyager Oren Scherman, “Yüzde 80 su içeriğinde, bir su balonu gibi patlayacağını düşünürdünüz, ama öyle değil: sağlam kalıyor ve büyük basınç kuvvetlerine karşı dayanıklı” diyor. “Hidrojelin özellikleri görünüşte birbiriyle çelişiyor.”
Esnek hidrojeller, malzeme bilimcileri için onları ilginç kılan birçok özelliğe sahiptir, ancak genellikle sıkıştırıldıklarında ezilirler. Bu ‘süper jöle’nin farklı olmasının nedeni, moleküler yapısı ve kimyasal bir bağla birleştirilmiş iki molekülü çapraz bağlar kullanma şeklidir.
Burada, cucurbituril adı verilen fıçı şeklindeki moleküller, her biri moleküler bir kelepçe gibi boşluğunda iki misafir molekülü tutan çapraz bağlar görevi gördü. Bunu yaparak, bu konuk moleküller normalden daha uzun süre yerlerinde kalmayı başarıyorlar.
Bu, malzemenin mekanik özelliklerini kontrol eden polimer ağının daha sıkı bağlantılı olduğu ve sıkıştırmaya daha iyi dayanabileceği anlamına gelir. Genel olarak, araştırmacılar bunu malzemenin dinamiklerini ‘yavaşlatıyor’ olarak tanımlıyorlar, bu nedenle performansı kauçuk benzeri durumlardan cam benzeri durumlara kadar değişebilir.
Cambridge Üniversitesi’nden kimyager Jade McCune, “Hidrojelin sıkıştırmaya dayanabilmesi şaşırtıcıydı, hidrojellerde gördüğümüz hiçbir şeye benzemiyordu” diyor.
“Ayrıca, kelepçe içindeki konuk molekülün kimyasal yapısını basitçe değiştirerek basınç dayanımının kolayca kontrol edilebileceğini bulduk.”
Diğer hidrojeller dayanıklılıkları ve kendi kendini iyileştirmeleriyle bilinirken, yukarıdaki videoda olduğu gibi 1.200 kg’lık (2.646 lbs) bir arabanın ağırlığını almak daha önce yapabildikleri bir şey değil.
Cambridge Üniversitesi’nde kimyager ve çalışmanın başyazarı olan Zehuan Huang,” “Bildiğimiz kadarıyla, cam benzeri hidrojeller ilk kez yapılıyor. Ders kitaplarına sadece gerçekten heyecan verici yeni bir şey yazmıyoruz, aynı zamanda bu alanda yeni bir sayfa açıyoruz.” açıklamasını yaptı.
Bu malzemenin kullanılabileceği bir yol, ayakta durma, yürüme ve zıplama gibi eylemlerin gerçek zamanlı izlenmesi için bir hidrojel basınç sensörü olarak kullanılmasıdır. Eski haline dönmeden önce deforme olup ölçü alabilecektir.
Malzemenin biyomedikal ve biyoelektronik amaçlara hazır hale gelmesi için daha fazla geliştirme yapılması gerekmektedir. Yine de, bu erken gösterim, hidrojel bilimindeki diğer birçok yeni gelişme gibi pek çok umut vaat ediyor.
Scherman, “İnsanlar kauçuk benzeri hidrojeller yapmak için yıllarını harcadı, ancak bu resmin sadece yarısı” diyor. “Geleneksel polimer fiziğini yeniden gözden geçirdik ve kauçuk benzerinden cam benzerine kadar tüm malzeme özelliklerini kapsayan ve resmin tamamını tamamlayan yeni bir malzeme sınıfı yarattık.”
Araştırma Nature Materials’da yayınlandı .
Oğuzhan Saçkıran
