Uzay ve havacılıkta kullanılan benzer malzemelere göre %50 daha güçlü.
Zorluk : Karbon fiber ve grafen gibi hem güçlü hem de hafif malzemeler tıbbi implantlardan zeplinlere kadar her şeyi yapmak için kullanılıyor ve giderek daha fazla “güç-ağırlık oranına” sahip olanları geliştirmek birçok malzeme bilimcinin hedefi.
Bu hedefe ulaşmak için bazıları doğaya yöneldi ve Victoria nilüferindeki gibi bazı bitkileri oldukça güçlü kılan içi boş kafes yapıları metalde çoğaltmanın yollarını aradı.
“Bu iki element birlikte, doğada daha önce hiç görülmemiş bir güç ve hafifliği sergiliyor.”
Ancak şu ana kadar mevcut üretim tekniklerini kullanarak üretebildikleri şeyler yetersiz kaldı; yük stresinin eşit olmayan dağılımı, bu sentetik malzemelerin doğal muadilleri kadar güçlü olmamasının başlıca nedenidir.
RMIT Üniversitesi’nde ileri üretim ve malzemeler alanında seçkin bir profesör olan Ma Qian, “İdeal olarak, tüm karmaşık hücresel malzemelerdeki stres eşit şekilde dağıtılmalıdır,” dedi . “Çoğu topoloji için, malzemenin yarısından daha azının esas olarak basınç yükünü taşıması yaygındır, daha büyük hacimli malzeme ise yapısal olarak önemsizdir.”
Yenilikler neler? Qian’ın ekibi, gelişmiş bir metal 3D baskı tekniği kullanarak, yük stresini daha eşit şekilde dağıtan bir kafes yapısına sahip, doğada görülmeyen özelliklere sahip bir malzeme olan yeni bir “metamalzeme” yarattı .
Yapılan testlerde, yaygın bir titanyum alaşımından üretilen metamalzemelerinin, havacılıkta kullanılan benzer yoğunluktaki en güçlü alaşımdan %50 daha güçlü olduğu kanıtlandı.
Qian, “İçinde ince bir bant bulunan içi boş boru şeklindeki kafes yapısı tasarladık,” dedi. “Bu iki unsur birlikte, doğada daha önce hiç görülmemiş bir güç ve hafiflik sergiliyor. Stresi eşit şekilde dağıtmak için iki tamamlayıcı kafes yapısını etkili bir şekilde birleştirerek, stresin nrmalde yoğunlaştığı zayıf noktalardan kaçınıyoruz.”
Metamalzeme yapımı : RMIT ekibi, süper güçlü metamalzemelerini yaratmak için, geleneksel 3B baskıdan çok farklı olan ” lazer toz yatak füzyonu ” adı verilen bir 3B baskı tekniğine güvendi . Bu teknik, bir malzemenin bir nozülden katman katman ekstrüde edildiği geleneksel 3B baskıdan çok farklıdır .
Bunun yerine, yazıcının tabanına bir metal tozu tabakası yayılır. Daha sonra tozu istenilen desende eritmek için bir lazer kullanılır. Daha sonra yatağa başka bir toz tabakası eklenir ve işlem, yeni eritilmiş metalin altındaki metale bağlanmasıyla tekrarlanır.
Geleceğe bakış: Bu teknik benzersiz metamalzemenin yaratılmasını sağlasa da, onu laboratuvardan çıkarıp gerçek dünya uygulamalarına sokmanın önünde bir engel olabilir; en azından başlangıçta.
Jordan Noronha, “Geleneksel üretim süreçleri bu karmaşık metal metamalzemelerin üretimi için pratik değil ve herkesin deposunda lazer toz yatak füzyon makinesi yok” dedi.
“Ancak teknoloji geliştikçe daha erişilebilir hale gelecek ve baskı süreci çok daha hızlı hale gelecek, bu da daha geniş bir kitlenin yüksek dayanımlı çoklu topolojili metamalzemelerimizi kendi bileşenlerinde uygulayabilmesini sağlayacak” diye devam etti.
