Kendi Kendini Onaran Metal: Geleceğin Mühendislik Harikası
İnsan müdahalesi olmadan, kendi içindeki çatlakları doldurabilen bir metal, onarım ve bakım süreçlerinde trilyonlarca tasarruf sağlayabilecek kendi kendini onaran makineler ve altyapı sistemlerinin geliştirilmesinde önemli bir rol oynayabilir. Bu kavramı robot teknolojilerine uygulamayı düşündüğümüzde ise durum daha da karmaşık hale geliyor. Ancak belki de bu noktaya gelmişken, bu tür yeniliklerin çoktan hayatımıza girdiğini söyleyebiliriz.
Metal parçaları, metal yorgunluğu olarak bilinen bir olgu nedeniyle, tekrarlanan baskı altında zamanla küçük çatlaklar geliştirir. Bu çatlaklar, parçaların dayanıklılığını zayıflatarak, nihayetinde kırılmalarına yol açabilir. Bu sorunun çözümü ise oldukça açıktır: Dayanıklı alaşımlar kullanmak veya parçaları daha sık bir şekilde değiştirmek. Ancak, Sandia Ulusal Laboratuvarları’ndan Dr. Brad Boyce, bunun yanı sıra üçüncü bir çözüm sunuyor: Metal parçaların çatlamadan önce bu çatlakları doldurmasını sağlamak.
Şimdiye kadar, bu özelliğin yalnızca çok küçük bir ölçekte gerçekleştirilebileceği gösterilmiştir. Kendi kendini onaran malzemeler, günümüzde genellikle plastik veya beton gibi malzemelerde kullanılsa da, metal için bu konseptin uygulanabilirliği oldukça ilgi çekicidir. Isı kullanılarak çatlakların doldurulması mümkün olsa da, bu durum kendi kendini onarma özelliğiyle çelişebilir.
Bu tür bir bozulmanın imkansız olmadığı fikri, ilk kez 2013 yılında Texas A&M Üniversitesi’nden Profesör Michael Demkowicz tarafından öne sürüldü. Ancak o zamanlar bu fikir tamamen teorik bir nitelik taşıyor ve yalnızca bilgisayar simülasyonlarına dayanıyordu. Gerçekleştirilmesi gereken deneylerin yapılıp sonuçların elde edilmesi neredeyse 10 yıl aldı. Bu süreçte, araştırmacılar Demkowicz’in teorilerini gerçeğe dönüştürmek için azimle çalıştılar.
Deney tasarımı gereği, misafir bilim insanları, platinin uçları 200 Hz frekansında çekildiğinde nano ölçekli çatlakların nasıl oluştuğunu gözlemlemek amacıyla Sandia’nın tesislerini kullandılar. İlk 40 dakika boyunca, çatlakların beklenildiği gibi oluştuğu gözlemlendi; ancak daha sonra 18 nanometrelik bir çatlak, başka bir yönde büyümeden önce dolmaya başladı. Boyce, Demkowicz’in çalışmalarından haberdardı ve durumu kendisine bildirdi. Demkowicz, yapılanları karşılaştırmak için bir bilgisayar modeli oluşturdu ve bu durumun onun tahmin ettiği olgunun bir örneği olduğunu doğruladı.
Ancak, bu davranışın sadece platin ile sınırlı kaldığı düşünülürse, köprü çökmeleri veya uçak motorları gibi büyük ölçekli uygulamalar açısından sınırlı bir etki yaratacağı açıktır. Metal yorgunluğunun neden olduğu sorunların boyutu oldukça büyük olduğundan, bu durumun küçük bir kısmını bile etkileyebilmek, olağanüstü bir fark yaratabilir.
