Akıllı Malzemeler Manyetik Alanın Etkisi ile Tekrar Eski Haline Gelebilir

Bu Lego benzeri heykelcik , değişen bir manyetik alan varlığında sıvılaşan ve kalıcı bir mıknatısın rehberliğinde hareket eden galyum ve manyetik parçacıkların yeni bir bileşimi sayesinde hapishane Terminator 2 tarzından kaçtı. Q. WANG VE DİĞERLERİ / MATTER 2023 (CC BY-SA)

Akıllı Malzemeler Manyetik Alanın Etkisi ile Tekrar Eski Haline Gelebilir

Galyum artı manyetizma, bizlere Terminatör 2 filminden daha gelişmiş bir teknoloji sunuyor.

Bu Lego benzeri heykelcik , değişen bir manyetik alan varlığında sıvılaşan ve kalıcı bir mıknatısın rehberliğinde hareket eden galyum ve manyetik parçacıkların yeni bir bileşimi sayesinde hapishane Terminator 2 tarzından kaçtı. Q. WANG VE DİĞERLERİ / MATTER 2023 (CC BY-SA) – Akıllı Malzemeler Manyetik Alanın Etkisi ile Tekrar Eski Haline Gelebilir

Şekil değiştiren sıvı metal robotlar artık bilim kurgu ile sınırlı olmayabilir. Yapılan son çalışmalar artık bunun mümkün olduğunu ve  hatta daha da geliştiğini gösteriyor.

Araştırmacıların 25 Ocak’ta Matter’de yayınladığı rapora göre, minyatür makineler katıdan sıvıya geçebilir ve dar alanlara sıkışmak ve bir devre kartını lehimlemek gibi görevleri yerine getirmek için tekrar geri dönebilir.

Bir manyetik alanla uzaktan kontrol edilebilen bu faz kaydırma özelliği, metal galyum sayesindedir. Araştırmacılar metali manyetik parçacıklarla gömdüler ve metalin hareketlerini mıknatıslarla yönlendirdiler. Bu yeni malzeme, bilim insanlarının dar geçitlerden geçip dışarıdan yönlendirilebilen yumuşak, esnek robotlar geliştirmelerine yardımcı olabilir. 

Bilim insanları yıllardır manyetik olarak kontrol edilen yumuşak robotlar geliştiriyorlar. Bu botlar için mevcut malzemelerin çoğu, en dar yerlerden geçemeyen esnek ancak katı malzemelerden veya sıvı olan ancak ağır nesneleri taşıyamayan manyetik sıvılardan yapılmıştı.

Yeni çalışmada, araştırmacılar doğadan ilham aldıktan sonra her iki yaklaşımı da harmanladılar. Örneğin, Pittsburgh’daki Carnegie Mellon Üniversitesi’nden makine mühendisi Carmel Majidi, deniz hıyarlarının “sertliklerini çok hızlı ve tersine çevrilebilir şekilde değiştirebileceğini” söylüyor. Ve “Mühendisler olarak bizim için zorluk, bunu yumuşak malzeme sistemlerinde taklit etmektir” ekliyor.

Böylece ekip, oda sıcaklığının biraz üzerinde yaklaşık 30°C’de eriyen bir metal olan galyuma yöneldi. Araştırmacılar, durumunu değiştirmek için bir metal yığınına bir ısıtıcı bağlamak yerine, onu sıvılaştırmak için hızla değişen bir manyetik alana maruz bırakıyorlar. Alternatif manyetik alan galyum içinde elektrik üreterek ısınmasına ve erimesine neden olur. Malzeme, oda sıcaklığına soğumaya bırakıldığında yeniden katılaşır.

Manyetik parçacıklar galyumun her tarafına serpildiğinden, kalıcı bir mıknatıs galyumu sürükleyebilir. Katı halde, bir mıknatıs malzemeyi saniyede yaklaşık 1,5 metre hızla hareket ettirebilir. Yükseltilmiş galyum, ağırlığının yaklaşık 10.000 katını da taşıyabilir.

Harici mıknatıslar, sıvı formu hâlâ manipüle ederek esnemesine, bölünmesine ve birleşmesine neden olabilir. Ancak sıvının hareketini kontrol etmek daha zordur çünkü galyumdaki parçacıklar serbestçe dönebilir ve erime sonucunda hizalanmamış manyetik kutuplara sahip olabilir. Çeşitli yönelimleri nedeniyle, parçacıklar bir mıknatısa tepki olarak farklı yönlerde hareket eder.

Majidi ve meslektaşları, stratejilerini farklı görevleri yerine getiren küçük makinelerde test ettiler. Terminatör 2 filminden fırlamış gibi görünen bir gösteride, oyuncak bir insan parmaklıkların arasından eriyerek ve parmaklıkların hemen dışına yerleştirilmiş bir kalıp kullanarak orijinal biçiminde yeniden katılaşarak hapishane hücresinden kaçtı.

Daha pratik tarafta, bir makine organdan çıkmadan önce yabancı cismin etrafına sarılmak için hafifçe eriterek model bir insan midesinden küçük bir top çıkardı. Ancak galyum kendi başına gerçek bir insan vücudunun içinde yapışkan maddeye dönüşür, çünkü metal vücut sıcaklığında, yaklaşık 37°C’de sıvıdır. Biyomedikal uygulamalarda galyuma bizmut ve kalay gibi birkaç metal daha eklenir. Yazarlar, malzemenin erime noktasını yükseltmek için diyorlar. Başka bir gösteride, malzeme bir devre kartını lehimlemek için sıvılaştırıldı ve yeniden sertleştirildi.

Çalışmaya dahil olmayan Denton’daki Kuzey Teksas Üniversitesi’nden biyomedikal mühendisi Amir Jafari, bu faz değiştiren materyalin bu alanda büyük bir adım olmasına rağmen, biyomedikal uygulamaları hakkında soruların devam ettiğini söylüyor. Büyük bir zorluk, insan vücudunda harici bir cihazdan üretilen manyetik kuvvetleri tam olarak kontrol etmek olduğunu söylüyor.

Çalışmaya dahil olmayan Harvard Üniversitesi’nden robotik mühendisi Nicholas Bira, “Bu zorlayıcı bir araç” diyor. Ancak, yumuşak robotik üzerine çalışan bilim insanlarının sürekli olarak yeni malzemeler yarattığını da ekliyor.

Gelecek gerçek yenilik, bu farklı yenilikçi malzemeleri bir araya getirmekte yatıyor.”

Yazan: İlknur YEŞİLYURT

Akıllı Malzemeler Manyetik Alanın Etkisi ile Tekrar Eski Haline Gelebilir Alıntıları

Wang ve ark. Manyetoaktif sıvı-katı faz geçiş maddesi. Önemli olmak. 25 Ocak 2023 tarihinde çevrimiçi yayınlandı. Doi: 10.1016/j.matt.2022.12.003

Magnetoactive liquid-solid phase transitional matter, 25.01.2023, Cell

This soft robot withstands crushing pressures at the ocean’s greatest depths, 03.03.2021, Science News

These shape-shifting devices melt and re-form thanks to magnetic fields, 25.01.2023, Science News

YouTube Kanalımız

İlknur Yeşilyurt hakkında 147 makale
Biyoteknolog ve Moleküler biyolog. Astronomi, yeşil enerji, genetik, nanoteknoloji, biyosensörler ve biyoçözünürlük/biyouyumluluk konularına meraklı. Bilim ve kitap tutkunu.

İlk yorum yapan olun

Bir yanıt bırakın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.


*