İpekten Hafif Çelikten Dayanıklı: Aerojel

Genel olarak karışmayan iki veya daha fazla katının bileşimlerine kompozit malzeme denir. Doğadaki mekanizmaların çoğu kompozit olarak adlandırılan, bileşik yapılı maddelerden oluşur. Bu karışımın özellikleri, kendini oluşturan maddelerin özelliklerinden çok daha üstündür.

Hepimizin bildiği fiberglas yapay bir kompozittir ve gemi gövdesi, olta değneği, yay ve ok gibi birçok spor malzemesinin yapımında kullanılır. Fiberglas, polimer adı verilen, jölemsi plastik bir maddenin içine karıştırılan cam liflerinden elde edilir. Polimerin sertleşmesi sonucunda oluşan kompozit malzeme hafif, sağlam ve aynı zamanda da esnektir. Karışımda kullanılan liflerin ya da plastik maddenin nitelikleri değiştirilecek olursa, kompozit malzemenin özellikleri de değişir.

Fiberglas tekniği, teknolojide 20. yüzyılda kullanılmaya başlanmıştır, oysa bu malzeme birçok canlıda yaratıldıkları ilk günden beri mevcuttur. Örneğin timsahın derisi de fiberglasa benzer bir malzemedir. Ancak insanlar tarafından üretilen kompozitlerin, canlılarda var olan doğal kompozitlere oranla çok daha kaba ve acemice olduğu tartışmasız bir gerçektir.

İnsan bedeninde ve hayvanlarda kolajen adı verilen ve lifli proteinlerden oluşan kompozit bir malzeme vardır. Canlıların vücudundaki bu kolajen maddesi deriye, bağırsak, kıkırdak, tendon, kemik ve dişlere (diş minesi dışında) sağlam bir yapı kazandırır. Bir araştırmaya göre kolajen, bilinen en ileri yapısal özelliklere sahip kompozit olarak tanımlanmıştır.

Bilim adamları okun, bıçağın ve hatta bazı kurşunların bile işlemediği timsah derisini bu kadar sağlam kılan sebebi yakın zamanda keşfetmişlerdir: Timsahın sırt derisinde özel bir doku bulunmaktadır. Bu dokuya sağlamlığını veren ise, içinde kullanılan kolajen proteini lifleridir. Bu liflerin özelliği dokuların içerisine eklenerek, dokunun yapısını güçlendirmeleridir. Kuşkusuz bu malzeme (kolajen) bunca ayrıntıya ve özelliğe, uzun yıllar sonunda meydana gelen tesadüflerle sahip olmamıştır. Yüce Allah bu maddeyi gerektiği şekilde ve özellikte yaratmıştır.

Bunun gibi doğadaki daha birçok modelden örnekler alınmakta ve çeşitli kompozitler üretilmektedir ancak bunlar doğal kompozitlere oranla çok daha az verimli olabilmektedir.

Tüm bu karşılaştırmalar bizlere üstün bir Yaratıcı olan Allah ' ın yaratmasındaki benzersizlik ve mükemmeliyeti göstermektedir. Allah Kuran ' da şöyle buyurmuştur:

"Yaratan, hiç yaratmayan gibi midir? Artık öğüt alıp-düşünmez misiniz? Eğer Allah'ın nimetini saymaya kalkışacak olursanız, onu bir genelleme yaparak bile sayamazsınız. Gerçekten Allah bağışlayandır." (Nahl Suresi, 17–18)

Ateşi Yalıtan Mucize

Uzay teknolojisinde kullanılan aerojel, silika esaslı bir katı malzemedir. Milyonlarca ufak delikten oluşan yüzeyi süngeri andırmaktadır. %99.8'i havadan oluşmaktadır. Işığı geçirgen ve narin yapısı ona donmuş duman adı verilmesine sebep olmuştur. En gelişmiş fiber-glas yalıtım malzemesinden 39 kat daha fazla yalıtım kabiliyetine sahiptir. Aerojeller bir başka silika (kum) esaslı madde olan camla kıyaslandığında 1000 kat daha az yoğunluğa sahiptir. Bu çok çok ince delikli yapısı nanometrelerle ölçülebilecek büyüklükteki malzemelerin bir ağ etrafında kompozit bir yapıda birleşmelerinden kaynaklanmaktadır. Uzayda dolaşan toz zerrelerini yakalayabilmek amacıyla gönderilecek olan spacedust (uzay tozu) gemisine aerojelden oluşan bir panel eklendi. Uzayda yüksek hızla dolaşan toz zerreleri bu sayede hiçbir hasara uğramadan dünyaya getirilebilecek.

Aerojel, bilinen köpüklerden ve diğer yalıtım maddelerinden çok üstün özelliklere sahiptir. Öyle ki oksijen kaynağıyla direkt verilen ateşi bile yalıtabilmektedir.

Aerojel Nasıl Elde Edilir?

Aerojeller silika esaslı sıvı bir jelin yüksek ısı ve basınç altında daha önceden belirlenmiş kritik bir noktaya kadar kurutulması ile elde ediliyor. NASA' ya ait Jet Propulsion Laboratuvarlarında üretilen aerojeller neredeyse havanın yoğunluğuna yaklaşmış durumda.

Aerojeller üzerinde, masrafları Amerikan hükümeti tarafından karşılanan bir proje yürütülmektedir. Berkeley laboratuvarlarında devam etmekte olan bu projede, aerojelleri günlük kullanıma sunmaya yönelik araştırma faaliyetleri yürütülmektedir. Aerojelin doğaya zarar vermeyen yapısı bu konuda cesaretlendirici bir rol oynamaktadır. Parçalanan bir aerojel parçasından geriye sadece doğada her an bulunabilen %100 doğal bir malzeme kalmaktadır. Kum

Kurşunu Bile Durduran Güç

Aerojellerin kinetik enerjiyi emen yapısı, bu maddenin önümüzdeki yıllarda güvenlik ve yalıtım konularında kullanılacağına dair güçlü sinyaller vermektedir. Geleceğin arabalarında, kazaların etkilerini önleyici aerojelleri görmek şaşırtıcı olmayacaktır. Yakın bir gelecekte dizüstü bilgisayarlar, elektronik uçak kontrol mekanizmaları gibi değerli malzemelerin yapımında aerojeller önemli yer tutacaktır.

Bugün pek çok bilim adamı doğadaki muhteşem yapının farkına varmış ve doğadaki tasarımları kendine rehber edinmiştir. Bu sayede bundan 50 yıl önce ancak bilim kurgu filmlerinde görülebilecek malzemeler bugün günlük yaşamda yerlerini almaktadırlar. Yüce Rabbimiz yeryüzünü sonsuz sanatının örnekleriyle donatmıştır. Görmesini bilen bir göz için her yer Rabbimiz'in sonsuz aklının, sonsuz bilgisinin delilleri ile doludur. (Harun Yahya, Doğadaki Tasarım)

Allah Kuran'da şöyle bildirmiştir.

"Göklerin ve yerin mülkü Allah'ındır. Allah, herşeye güç yetirendir. Şüphesiz göklerin ve yerin yaratılışında, gece ile gündüzün ardı ardına gelişinde temiz akıl sahipleri için gerçekten ayetler vardır. Onlar, ayakta iken, otururken, yan yatarken Allah'ı zikrederler ve göklerin ve yerin yaratılışı konusunda düşünürler. (Ve derler ki:) "Rabbimiz, Sen bunu boşuna yaratmadın. Sen pek yücesin, bizi ateşin azabından koru."(Al-i İmran Suresi,189–191)

Kompozit Yapılar Doğadaki Pek Çok Canlıda Mevcuttur

1. Balina yağı yüzyıllardır kullanılan bir maddedir. Ancak bu yağın bir ağ gibi birbirine geçen kolajen liflerden oluştuğu yakın zamanda keşfedilebilmiştir.
   
   
2. Süper-dayanıklı jet motorlarının pervaneleri için malzeme geliştirilmesinde, inciyi oluşturan sedefin yapısı taklit edilmektedir. Pek çok yumuşakçanın kabuğunun iç katmanlarındaki sedefin %95 ' i tebeşirdir; fakat sedef tebeşirden 3000 kat daha dayanıklıdır. Sedef bu sağlamlığını kompozit yapısına borçludur. Yapısı incelendiğinde 8 mikron (1 mikron: 10-6 metre) eninde ve 0,5 mikron kalınlığındaki mikroskobik plakaların tabakalar şeklinde düzenlendiği görülür. Bu plakalar kalsiyum karbonatın yoğun ve kristal gibi parlak bir şeklidir.
   
   
3. Örümcek ipliği de sağlamlığını ve esnekliğini kompozit yapısına borçludur. Örümceklerin ürettiği ve çapı bir milimetrenin binde birinden daha küçük olan ipek ipliği, aynı kalınlıktaki çelik telden beş kat daha sağlamdır. Kendi uzunluğunun dört katı kadar esneyebilir. İpek aynı zamanda son derece hafiftir. Bu hafifliği şöyle bir örnekle de tarif edebiliriz. Dünyanın çevresi boyunca uzatılacak bir ipek ipliğinin ağırlığı sadece 320 gram gelir.
   
   
4. Grafit ve karbon liflerden oluşan kompozitler son 25 yılda insanoğlunun gerçekleştirdiği en iyi 10 mühendislik keşfi içinde yer almaktadır. Bununla beraber yeni uçaklar, uzay mekiği parçaları, spor malzemeleri, Formula-1 yarış arabaları ve yelkenliler için hafif yapıda kompozit malzemeler tasarlanmakta ve yeni buluşlar hızla ilerlemektedir.