Kendiliğinden İyileşen Lastikler

Paket lastiklerini herkes bilir. Yeni olanlar oldukca dayanikli olur ama az biraz kullanilmis olani hele de günes altinda kalmis olanlar, oldukca kolayca koparlar. Kopunca da yapilacak birsey yoktur. Eger yenisi yoksa elimizde bazen, kopan parcayi baglamak söz konusu olur ama bu da asla eski yerini tutmaz. Sadece paket lastiklerinde degil bircok oyuncak, araba/bisikler lastikleri icin de ayni durum söz konusu tabii ki.

Ama görünen o ki artik bu sorun ortadan kalkmak üzere. Birkac gün önce, Nature'de yayimlanan bir makalede [1], bir grup Fransiz kimyager, fiziksel olarak iki parcaya kopmasina ragmen, sadece basit bir sekilde yanyana getirmekle, "neredeyse" tekrar eski haline gelen bir madde gelistirdiklerini rapor ettiler.

Klasik lastikler, polimerlerden yapiliyor ve kopmasi durumunda artik eski halini almalari, fiziksel bir sekilde pek mümkün olmuyor. Ancak, yapilan bu calismada elde edilen lastik, bir polimer degil de, ve supramoleküler yapida ve polimerlere nisbeten oldukca kücük olan moleküller olan oligomerlerden [2] ve bu oligomerlerin kuvvetli hidrojen baglari ile bir arada tutulmasindan olusuyor. Iyilesmenin altinda yatan sir da burada yatiyor. Kopan iki parcayi fiziksel olarak yanyana getirmek, kopan hidrojen baglarini tekrar eski haline getirmeye yetiyor. Bu tipki su damlalarin birleserek tekrar bir su birikintisi halini getirebilmesini andiriyor.

Ancak molekülleri bir arada tutan hidrojen baglari, cok da düzenli olmadigi icin elde edilen madde de, kristallesemiyor ve esnek bir plastik halinde kaliyor. Bu da zaten istenilen bir özellik olmus oluyor.

Bana ilginc gelen yanlarindan biri de, kopan iki parcadan birinin kopmus yüzünü, kopmamis bir yüzeyle birlestirmeye calisildiginda bu islemin basarisiz olmasi. Yani, iyilesmenin olmasi icin dengesi bozulmus hidrojen baglarinin olmasi gerekiyor. Fiziksel koparma ile yüzeyden kopan hidrojen baglarinin, kendi icin tekrar dengeye gelmesi gerekmekte ve isin güzel yani da kopan parcanin kendi icinde tekrar hidrojen baglari yaparak dengeye gelmesi de oda sicakliginda 1 hafta sürmekte ki bu da oldukca makul bir zaman dilimi bence. Sicakligin artmasi ile de bu süre beklenildigi gibi azalmakta ve örnegin 90 °C'de 15 dakika sonrasinda iyilesme mümkün olmuyor. (Eger, en altta referanslar kismi yok ise muhtemelen buraya bir labunya tarafindan kopyalanip yapistirilmis bir yaziyi okuyorsunuz) Yani sicakligin etkisi ile kopan yüzeydeki hidrojen baglari, kendi icinde cabucak dengeye gelebilmekte.

Kendiliginden iyilesen maddelerin ilki degil elbette bu. Ama daha önceki calismalarda, sadece oda sicakliginda fiziksel temas ile bu mümkün olmayip, yüksek sicaklik veya kuvvet uygulamak gerektigi ifade edilmekte makalede. Ve de supramoleküler moleküllerle plastik benzeri bilesikler elde etmek mümkün olmasina ragmen [3], bu yeni madde elastikiyet özellik (ve tabi kendiliginden iyilesme) gösteren ilk supramoleküler bilesik olma özelligini tasiyormus.

Ayrica sentezinde ucuz, basit karboksilik asitler ve ürenin kullaniliyor olusu ile de bu bulus ileride gündelik hayattan savas sanayisine kadar bircok degisik alanda kullanilmaya aday görünüyor.

Nature'in son sayisinda yayimlanan bu makaleye ulasmak icin  buraya  tiklayabilirsiniz. Ayrica yine Nature'de bu makalenin haberine ve ilgili videolarina,  http://www.nature.com/news/2008/080220/full/news.2008.611.html  adresinden ulasabilirsiniz. Bu adresteki özellikle bu yeni lastigin koparilip, tekrar birlestirilgidi  videolari  izlemenizi öneririm. Gerçekten cok ilginç.

Salih Özçubukçu

[1]  Cordier, P., Tournilhac, F., Soulié-Ziakovic, C. & Leibler, L. Nature 451, 977-980 (2008). 
[2] Oligomerlere kücük polimerler demek mümkün. Monomer sayisi, 10 ila 100 arasinda degisir. Bu da polimerlere göre oldukca düsük bir sayidir.
[3]  Bouteiller, L. Assembly via hydrogen bonds of low molar mass compounds into supramolecular polymers. Adv. Polym. Sci. 207, 79–112 (2007). 

Üye Yorumları

Yazar	Mesaj
oacar	Tarih: 26.02.2008 Bir nevi yapıştırıcıların mekanizması gibi..Yapıştırıcıların görevi, "substrat" olarak herhangi iki parçayı birleştirmek. Çıplak gözle bakıldığında bu iki parçanın yüzeyleri pürüzsüz gibi durur; ancak, mikroskop altındaki görünümü pürüzlü ve çatlaktır. Cilalanmış yüzeylerde bile, hiç yoksa birkaç yüz nanometrelik pürüzlere mutlaka rastlanır. Bu iki yüzey, üst üste getirildiği zaman, sadece birkaç noktada birbirlerine temas ederler, onun dışında iki parçanın arasında boşluklar ve kavisler bulunur. Yapıştırıcılarda gözlenen kuvvet(adezyon kuvveti) şöyle işliyor: Yapıştırıcı, boşluklar ve kavisler arasına akıyor, buraları dolduruyor ve iki parçanın pürüzlü yüzeyinde birbirine temas etmeyen bölgeleri birbirine bağlıyor. Yapıştırıcı madde ve iki alt yüzeyin molekülleri arasında karşılıklı olarak büyük bir yapıştırma kuvveti doğuyor. Burda ise kopan iki parça birbirine aynı bu mekanizma gibi yakınlaştırılınca arada başka bir yardımcı olmadan yapışma sağlanmış. Salih Hocam ellerine sağlık.
oacar	Tarih: 26.02.2008 Tabi nacizane bu benim fikrim yanlışsa
ocengel	Tarih: 26.02.2008 Kendi kendini tamir eden (self-healing) kompozit malzemeler duymuştum. Yanlış hatırlamıyorsam polimer matrisinin içerisine içinde oligomer molekülleri bulunan kürecikler yerleştirilerek kompozit bir malzeme oluşturuluyor, Malzeme içeriden çatladığında, çatlama bu küreleri de patlatıyor ve çatlama olan yeri dolduran oligomerler polimerleşerek malzeme kendi kendini iyileştiriyordu. Tabi buradaki temel sorun içerisine kürecik yerleştirildiğinde malzemenin dayanıklılığı, kompozit olmayana göre daha da düşüyordu. Burada malzeme eski haline ne kadar benziyor onu bilmiyorum ama yine de güzel bir çalışma olduğu kesin. Bir de Terminatör 2 filmi çağrışım yaptı ama onun konumuzla ilgisi yok tabi :))
sozcubukcu	Tarih: 26.02.2008 Bilakis bana yapistiricilarin mekanizmasindan farkli gozukuyor. Sanki sivi bir molekul gibi damlalarin birlestirilmesi ile eski halini almasini andiriyor. Klasik yapistiricilardaki gibi bir yuzeye tutunma vs. gerek duyulmuyor. Eskiden birarada tutan hidrojen baglari eski haline geliyor. Tam anlamiyla bir kendiliginde iyilesme. Eger rastgele degil de bilinçli bir bulus ise tebrik ediyorum sahsen.
msunbul	Tarih: 27.02.2008 Hocam bilincli degil, kazara bulunduysa da tebrik etmek lazim. Bildigin gibi bilimde biraz da sansli olmak lazim iyi buluslar yapmak icin. Esas olay, yaptigin bulusun farkinda olmaktir. Belki sen-ben de simdiye kadar labta deney yaparken yeni bir seyler bulduk, ama soyle bi soralim: istedigimiz "beklenen" urun olusmadigi icin cope giden tepkimelerin sayisi kactir ki :) Ama eger dizayn edildiyse bu sistem, amcamlarin ellerinden operim sahsen :)
osen	Tarih: 27.02.2008 Küçüklüğümden beri hep düşünmüşümdür kopan lastikleri nasıl birleştirebilirim diye denemediğim yöntem kalmamıştı sonunda nasıl birleştirebileceğimi buldum teşekkürler yazı çok güzel olmuş bilginize sağlık
harozturk	Tarih: 06.03.2009 bir cam yüzeyden akan su molekullerinin birbirini izleme isteleri gibi cok akıllıca ....