Mimarlığı Şekillendirecek 5 Yenilikçi İnşaat Malzemesi
Grafen üretiminin artmasından betonarmeyi nanokristaller ile güçlendirmeye kadar, araştırmacılar inşaatın geleceğini şekillendirmek için çalışmalar yapıyorlar. Geleceğin yapı taşları araştırma laboratuvarlarında geliştiriliyor. Toplu grafen üretiminden geleneksel yapı malzemelerinin şekil ve işlevini yeniden yorumlayan ve tanımlayan metamalzemelere kadar; bugünün, yarının ve daha sonrasının mimarisini değiştirme potansiyeli olan beş yeniliği sunuyoruz.
YIRTILMAZ KAGIT
California Teknoloji Enstitüsü’nde (Caltech) malzeme bilimi ve mekanik profesörü olan Julia Greer, metal ya da seramikle kaplanabilen bir malzeme ürettiler, yeni üretilen bu materyal, metal ya da seramik olan üretim maddesinin yapısal ve materyal özelliklerini, çatlak toleransı ve biçim belleği gibi daha önce duyulmamış özelliklere sahip olmak için bir araya getiriyor. Laboratuvar, süreci mevcut milimetrik boyutundan mektup kağıdı boyutlarına getirmeye çalışıyor. Malzemenin yapı alanındaki muhtemel kullanım alanları; akü hücresi, akıllı pencereler, ısı değiştirgeci ve rüzgâr türbinleri. “Islatılamayan, ısıyı yalıtan ve yırtılmaz kağıt yapabilirsiniz” diyor ve ekliyor “Hayal gücünüzün sınırlarını aşabilirsiniz.”
SIVIYI REDDEDEN, Kendini Temizleyen Cilalar
University College Londra’daki araştırmacılar; cam, çelik, kağıt ve diğer materyallere uygulanabilen, geleneksel kaplama malzemerinin zayıf noktası olan çizilmelere yada neme maruz kaldıklarında ortaya çıkan sorunların önüne geçecek yeni bir kaplama malzemesi ürettiler. Kaplanmış titanyum dioksit nanopartikülleriyle yapılan cila; suyu, yağı ve tüm sıvıları yüzeyinden sektirerek reddedediyor ve bu süreçte kiri de söküyor. Kaplama şimdilik yirmi santimetrekare alanlara uygulanıyor olsa da, üniversitenin kimya bölümü başkanı Ivan Parkin Science Dergis’inde bu konuyla ilgili yazdığı bir makalede yayımlayan “kullanıldığı yüzeyin artırılmaması için bir sebep göremiyoruz” diyor. Parkin’in takımı teknolojinin muhtemel kullanım alanları olarak, yapı ve otomotiv sektörünü görüyorlar. Zamanla bu teknolojinin, halihazırda piyasada bulunan seçeneklere bir alternatif olabilecek; dayanıklı, kendini temizleyen cephelerin üretiminde kullanılabiliceğini öngörüyorlar.
Rüzgar Kırıcılar
Missouri Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, materyallerden yapılarını değiştirmeden geçebilen elastik dalgaları kontrol etmek için, yapıları sismik olaylardan koruyabilecek yeni bir yol geliştirdiler.
Ekip; çelik bir levhayı oyarak elastik ve akustik dalgaları bir hedeften uzağa bükmek ya da kırmak için geometrik bir mikroyapı modeli geliştirdi. Doç.Dr. Guoliang Huang, “önemli altyapıların ya da ikamet edilen binaların etrafında, büyük enerji taşıyan şok dalgalarının yönünü metamalzeme bir pelerin yoluyla değiştirerek, sivil hayatlar ve ortak mülkler, yıkıcı depremler veya tsunamilerden kurtarılabilir” diyor. Takım, kolayca her yerde bulunabildiği için çeliği seçti; ama Huang, diğer metallerin ve plastiklerin de benzer bir işlevselliğe sahip olmak üzere tasarlanabileceğini söylüyor.
Daha Fazla (ve Daha İyi) Grafen
California Teknoloji Enstitüsü araştırmacıları, 2004 yılında Birleşik Krallık’taki Manchester Üniversitesi’nde keşfedilen çok ince ve çok güçlü bir nanomateryal grafenin, seri üretimi için daha hızlı ve önceden mümkün olmayan, daha yüksek kalitede bir yol bulduklarını söylüyorlar. Yığın işlem metodu; geleneksel ısıl çevrimlerden başka ve daha güçlü grafen levhalarının büyümesini mümkün kılıyor. Bu metot, üretim süresini saatlerden dakikalara indiriyor ve örnek hacmini milimetrelerden –yakında– birkaç santimetreye kadar yükseltiyor. Caltech’te bilim adamı olan ve Nature Communications isimli bilimsel dergide yayımlanan konuyla ilgili makalenin yazarı David Boyd, bu sürecin, yeni yapım ekipmanı ya da altyapı gelişimi gerektirmediğini, “duruma uyumlu” olduğunu söylüyor. Yine de, grafenin mimarideki en olası uygulamaları kaplama, güneş pilleri ve elektronikler gibi küçük çaplı ürünlerde.
Daha Güçlü Beton
Purdue Üniversitesi’nde araştırmacılar, ağaç lifinden elde edilen selüloz nanokristalleri betona ekliyor. Nano-güçlendirilmiş materyaller sıklıkla mekanik ve kimyasal özellikleri bakımından –sağlamlık, darbe mukavemeti ve esnekliği bu özelliklerden bazıları– geleneksel alternatiflerinden daha üstün özelliklere sahip oluyor. Beton gibi yapı malzemelerine uygulandığında, bir yapının çevresel izdüşümünü azaltmaya benzer etkiye ulaşmak için daha az materyal gerektirerek yardım ediyor. Nanokristal katkı, endüstriyel tarımın, biyoenerjinin ve kağıt üretiminin bir yan ürünü olarak elde edilebilir. Araştırmacılar, bu katkının beton kürü sürecini, betonun suyu daha etkili olarak ve ağırlığına ya da yoğunluğuna önemli derecede etki etmeyerek kullanmasını iyileştirdiğini söylüyorlar.
Doç.Dr. Jeffrey Youngblood’a göre, yapı materyalleri katkı malzemesinin hedef uygulamaları arasında, ama takım hala mevcut boyutlarını büyütmeye, uzunluğunu 30 santimetreye, çapını 15 santimetreye yükseltmeye çalışıyor, verileri inceleyerek materyalin davranışını standardize ve optimize etmek için verileri inceliyor. “Birkaç yılda büyük test ölçeğinde olmayı umuyoruz” diyorlar.