Hayvanlar aleminde, kertenkeleler kadar ayakları yapışkan olan çok az hayvan vardır. Duvarlara ve tavanlara tırmanma yetenekleri izlemek için keyiflidir. Ancak dikkat çekici olan sadece kuru yüzeylerdeki tutuşları değildir. Kertenkeleler ıslak, kaygan yüzeylere de kolayca tutunabilirler. Şimdi, araştırmacılar bu minik kertenkelelerden ilham alarak bir gün insanların buzda kaymasını önleyebilecek yeni bir polimer yarattılar.
Sır, Gecko’nun (Güneydoğuasyada yaşan kertenkel) ayak parmaklarının pedlerinde gizlidir. Her ped, seta adı verilen mikroskobik kıl benzeri yapı sıralarıyla kaplıdır. Bu yapılar, kılcal hareketle sıvı suyu çeken ve emme yaratan dar oluklarla ayrılmıştır. Bu emme, gekoların suyla kaygan yüzeylerde bile tutuşlarını korumasını sağlar.
Geckolardan Esinlenilen Kaymaz Ayakkabılar
Uluslararası bir bilim insanları ekibi bu fenomeni insan yapımı bir malzemede tekrarladı. Silikon kauçuğu zirkonyum adı verilen su çeken bir seramiğin nano parçacıklarıyla birleştirerek buza yapışan bir polimer geliştirdiler. ACS Applied Materials & Interfaces’de yakın zamanda yayınlanan bir makalede açıklanan malzeme , buzlu yüzeylerde düşmelerden kaynaklanan yaralanmaları önleyen kaymaz ayakkabı tabanlarının önünü açabilir.
Buz, donma sıcaklıklarında bile yüzeyinde oluşan ince bir sıvı su tabakası nedeniyle kaygandır. Bu tabaka, yüzeydeki su moleküllerinin, katı buzun içindekilerin aksine, üstlerindeki moleküller tarafından yerinde tutulmaması nedeniyle vardır. Buz üzerinde yürüdüğümüzde, ayaklarımızın basıncı ve sürtünmesi yüzeyi daha da eritebilir ve onu daha da tehlikeli hale getirebilir.
Doğal kauçuk gibi geleneksel kaymayı önleyici malzemeler suyu iter. Ancak buzda bu yaklaşım ters tepebilir. Ayakkabı tabanından gelen basınç buzu eritebilir ve kaymayı önleyici tasarımın amacını bozan kaygan bir tabaka oluşturabilir.
Yeni geliştirilen polimer suyu itmek yerine onu çekiyor. Araştırmacılar silikon kauçukla başladılar ve hidrofilik veya “su seven” zirkonyum nanopartikülleri eklediler. Daha sonra malzemeyi ince bir tabaka halinde yuvarladılar ve yüzeyine lazerle oluklu bir desen kazıdılar. Islak buza bastırıldığında, nanopartiküller oluklara su çekerek malzemeyi sadece 1,5 milisaniyede buzun üzerine çeken bir emme yarattılar.
Çeşitli formülasyonları test ettikten sonra ekip, polimerin ağırlıkça %3 ila %5 oranında zirkonyum nanopartikül içerdiğinde en etkili olduğunu buldu. Çalışmanın baş yazarlarından biri olan Dr. Vipin Richhariya, “Malzeme, geko ayak tabanlarının kılcal hareketini taklit ediyor,” dedi. “Kayma önleyici teknoloji hakkında düşünmenin tamamen yeni bir yolu.”
Doğadan Esinlenen Bir Çözümle Küresel Bir Sorun
Kaymalar ve düşmeler büyük bir halk sağlığı sorunudur. Dünya Sağlık Örgütü’ne göre, bunlar her yıl 38 milyondan fazla yaralanmaya ve 684.000 ölüme neden oluyor. Bu olayların neredeyse yarısı buzda gerçekleşiyor. Yeni polimer, istenmeyen sıvıların neden olduğu diğer sorunların yanı sıra bu sorunu da çözmeye yardımcı olabilir. Uygulamalar arasında, polimerlerin sıvı katmanlarıyla etkileşime girdiği elektronik cilt ve yapay cilt gibi tıbbi cihazlar yer alır.
Portekiz’in Minho Üniversitesi, Hindistan’ın Vellore Teknoloji Enstitüsü ve Avustralya’nın Adelaide Üniversitesi’nden bilim insanlarının da yer aldığı araştırma ekibi, malzemenin potansiyeli konusunda iyimser. Ancak, ticari üretime ne zaman ulaşılabileceğine dair henüz bir açıklama yapılmadı.
Şimdilik, çalışma, insan sorunlarını çözmek için doğadan ilham alan biyomimikrinin gücüne dair bir kanıt olarak duruyor. Bazen aradığınız en iyi çözümler zaten oradadır ve doğal dünyada keşfedilmeyi beklemektedir.
Yorumlar
0 Yorumlar
