Yüce Allah’ın Bir Lütfu: Şekil Hafızasına Sahip Metaller

•  Doğada şekil  hafızasına sahip madde var mıdır?
•  Metallerin şekil   hafızası nasıl çalışır?
•  Bu metaller hangi   alanlarda kullanılır ve nasıl elde edilir?

Depremler dünyadaki en yıkıcı doğal afetlerden biridir. Köprüler, binalar, yollar depremin şiddetine göre yıkılmakta, hasar görmekte veya kullanılamaz duruma gelmektedir. Oysa yapılar deprem esnasında bükülüp sonra tekrar eski şekillerine dönüşseler depremin yıkıcı etkisi ve oluşturduğu can ve mal kaybı büyük ölçüde azalır. Bu düşüncenin hayal ürünü ve  sadece bilimkurgu filmlerde olacağını düşünmek ise büyük bir yanılgıdır. Çünkü “şekil hafızası”na sahip, bazı metal alaşımlar, şekli bozulduktan sonra yeniden orijinal halini alabilmektedirler.

Metallerdeki şekil hafızasının keşfi 1960’lı yılların başına dayanmaktadır. Nikel-titanyum alaşımları ilk olarak 1962-1963 yıllarında Naval Ordnance Laboratuvarı’nda geliştirilmiş ve NİTİNOL markasını almıştır. Bu alaşımların dikkat çekici özellikleri hiç beklenmedik bir biçimde keşfedilmiştir. Alaşım numuneleri, bunların deforme olması için ne kadar gücün gerektiğini ölçmek amacıyla çekiçlerle ezilerek dayanıklılık testlerine tabi tutulmuştur. Alaşımda birkaç darbe oluşturulduktan sonra araştırmacılar numuneleri pencere kenarına bırakıp öğle yemeğine çıkmışlardır. Döndüklerinde zarar gören bölgelerin “kendi kendilerini” düzelttiklerini fark etmişlerdir. İşte insanlık için pek çok yarar sağlayabilecek bu büyük keşif, Allah’ın yarattığı bu olay sonucu gerçekleşmiştir.
Bu sıradışı metalin eski şeklini alma özelliği ona ısı verme veya daha yüksek ortam sıcaklıklarına tabi tutulması ile ortaya çıkar. İşte bu şekil hafızalı alaşımlar, depreme dirençli bina ve köprü tasarımları için benzersizdir. Çünkü bu alaşımlar kalıcı deformasyona veya ciddi hasara uğramadan enerjiyi dağıtma-yayma özelliğine sahiptir.

Araştırmacılar şekil hafızalı alaşımların güçlü bir hareket yükü karşısında nasıl davrandıklarını ölçebilmek için termodinamik ve mekanik denklemleri birleştiren bir model oluşturdular. Bu modeli şekil hafızalı alaşımların kablo, bar, plaka ve helezonik yay gibi çeşitli bileşenlerdeki değişik yüklemelere nasıl tepki verdiğini analiz etmek için kullanmakta ve  deprem uygulamaları için optimum karakteristikleri tespit etmeyi amaçlamaktadırlar.

En Sık Kullanılan  Şekil Hafızalı Alaşımlar

En sık kullanılan şekil hafızalı alaşımlar bakır-çinko-aliminyum-nikel, bakır-aliminyum-nikel veya nikel-titanyumdur. En çok kullanılan ise 50/50 atomik yüzde oranında nikel ve titanyum ihtiva eden alaşımdır. Alaşım elemanlarının durumuna göre şekil hafızalı olma özelliği gösteren malzemeden yapılmış bir elemana çekme, basma veya burma şeklinde % 6-7’lik bir şekil değişimi verildikten sonra kritik bir sıcaklığın üzerinde ısıtılırsa, bu eleman başlangıçtaki şekline geri döner ve dönmemesi için zorlanacak olursa 70 kg/mm2’ye varan bir gerilme oluşturabilir.

Şekil hafızalı alaşımların bina ve köprülerdeki potansiyel kullanım yerleri ise mil yatakları, kolonlar, kirişler veya kolon ve kirişler arasındaki bağlantı elemanlarıdır. Fakat bu tip malzemelerin kullanımından önce, aşırı veya tekrarlanan yüklerin bu malzemeler üzerindeki etkileri detaylı bir şekilde araştırılmalıdır.

Şekil hafızalı malzemeler makine, elektronik, kimya gibi endüstri dallarında bağlantı elemanı, sızdırmazlık elemanı, kıskaç, elektrik anahtarı gibi çeşitli şekillerde kullanılmaya başlanmışlardır. Şekil hafızasına sahip metallerin yaşamımızdaki yeri her geçen gün artmaktadır.

Şekil Hafızasına Sahip  Metallerin Yaşamımızdaki Yeri

Yüce Allah, insanlara dünya üzerinde pek çok nimet sunmuştur. “Şekil hafıza”sına sahip metaller de bunlardan biridir. Metallerdeki bu özellik, günlük yaşamı kolaylaştıracak pek çok teknolojik ürünün geliştirilmesine olanak sağlamıştır. Bunlardan bazıları şunlardır:

1.  Açık kalp ameliyatları ve sinir sistemi cerrahisinde kullanılan ekipmanlar.
2.  Kan damarlarına yerleştirilerek pıhtıların yakalanması görevini gören malzemeler.
3.  Çok büyük deformasyonlara bile karşı koyabilen ve eski haline dönerek zarar görmeyen süper elastik gözlük çerçeveleri.
4.  Dişlerin estetik görünümündeki deformasyonları düzeltme görevi gören kavisli teller.
5.  Yangın durumunda, yanıcı ve zehirli gazların çıkışını kapatacak şekilde üretilmiş olan güvenlik valfleri.

• Şekil hafızasına sahip olan metallerin kullanım alanlarından biri de kan damarlarıdır. Kan damarlarına yerleştirilen filtreler, pıhtıların yakalanmasını sağlayarak kişiyi hayati tehlikelerden korur. Bu işlem için nikel-titanyum alaşımlı telden imal edilmiş olan çapa biçimindeki filtre, damar içine sokulmadan evvel düz bir tel haline getirilir. Damar içine yerleştirildikten sonra tel, vücut ısısı ile harekete geçerek filtre fonksiyonu sağlayacak orijinal şekline döner ve toplardamarın içinden geçmekte olan pıhtıları tutar. Şüphesiz filtrenin hammaddesinin yüksek ısı yardımıyla şekil hafızasından faydalanabiliyor olması, Rabbimiz’in insanlara sunduğu nimetlerinden yalnızca biridir.

Binalar, çeşitli modellerde arabalar, uçaklar, köprüler, tren yolları, gökdelenler ve diğer pek çok teknolojik üründe kullanılabilecek şekil hafızalı metaller, yoktan var eden ve benzersiz yaratma gücüne sahip olan Rabbimiz’in yüceliğini ve kudretini gösteren örneklerden yalnızca birkaçıdır. Baktığımız her yerde, her detayda Yüce     Allah’ın kusursuz yaratış sanatının delillerine rastlarız. Canlı, cansız her madde, bize O’nun büyüklüğünü ve üzerimizdeki nimetini hatırlatır. Allah’ı yücelterek, tesbih etmemizi ve O’na şükretmemizi sağlar.

“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, esirgeyendir.” (Nahl Suresi, 17-18)