Doğadan İlham Alan İnce Mühendislik Lifleri
Doğadan ilham almak, sanatçılardan mimarlara, bilim insanlarına kadar her meslekten profesyonel için binlerce yıldır bir tutku olmuştur. Son zamanlarda mühendisler, örümcek ipeği ve hagfish balığı mukusundan esinlenerek olağanüstü ince lifler üretmeyi başardılar.
Uluslararası araştırmacılardan oluşan bir ekip, sadece 1,5 mikron kalınlığında mikrolifler oluşturmak için yeni bir 3 boyutlu baskı tekniği kullandı. Nature Communications dergisinin 20 Ocak tarihli sayısında yayınlanan bir çalışmada ayrıntılı olarak açıklandığı üzere, araştırmacılar 3 boyutlu baskı yeteneklerinin uzun süredir devam eden bir sınırını aşmayı başardılar: yumuşak ve çok ince malzemeler yazdırmak.
Çalışmaya katılan Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi’nden bir mühendis olan Mohammad Tanver Hossain, üniversitenin yaptığı açıklamada, "Doğada, sadece birkaç mikron çapında olan lifli yapıların birçok örneği vardır" dedi. "Bunun mümkün olması gerektiğini biliyorduk."
Hossain ve ekibinin gömülü baskı olarak adlandırılan tekniği, materyali bir jel kalıba yerleştirmeyi içeriyordu. Katman katman aşağıdan yukarıya inşa edilen geleneksel 3 boyutlu baskının aksine gömülü baskı, malzemenin şeklini destekler ve daha karmaşık yapılar elde etmeyi sağlar. Ancak gömülü 3 boyutlu baskıda bile, 16 mikrondan daha ince saç benzeri yapılar genellikle sertleşmeden önce kırılır ve bu işlem kürleşme olarak adlandırılır.
Hossain, "Jeli ve baskı mürekkebini, mürekkebin jelin içine yerleştirildiği anda kürleşeceği şekilde değiştirdik" diye açıkladı. "Bu, iplikçiklerin kırılmasını önler çünkü hemen hemen anında katılaşır." Aslında Hossain ve meslektaşları sadece 1,5 mikron kalınlığında lifler yazdırabildiler. Karşılaştırma yapacak olursak, kağıt genellikle 50 ile 200 mikron arası kalınlıktadır.
Çalışmaya katılan Dankook Üniversitesi’nden mühendis Wonsik Eom, "Bu kadar yüksek baskı çözünürlüğü elde etmek, dikkate değer işlevler sergileyen ve doğada bulunan mikrolifleri ve saç benzeri yapıları taklit etmek için artık teknolojik temele sahip olduğumuz anlamına geliyor" dedi.
Hossain, Eom ve meslektaşları, kendini savunmak ve avını yakalamak için lifli bir mukus salgılayan yılan balığı şeklindeki bir deniz canlısı olan hagfish’in ürettiği mukus tarafından ilham aldılar. Mukusun inanılmaz çok yönlülüğü, mikroliflerinden kaynaklanmaktadır.
Eom, "Bu iplikleri taklit etmek için bir yöntem olarak gömülü 3 boyutlu baskıyı benimsedik" dedi. "Araştırmamız aracılığıyla, yüksek çözünürlüklü gömülü 3 boyutlu baskı teknolojisi geliştirmenin, başlangıçta beklediğimizden çok daha geniş bir yelpazedeki doğal yapıları kopyalamamızı sağladığını keşfettik."
"Bu yöntemin önemi, böylesine ince ve esnek saçlar üzerinde yerçekiminin aşağı doğru kuvvetiyle uğraşmadan çok sayıda saç geometrisinin üretilebilmesidir" diye ekledi, aynı zamanda Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi’nde mühendis olan ve çalışmanın ortak yazarı Sameh Tawfick. "Bu, ultra hassas bir 3 boyutlu yazıcı kullanarak, ince çaplara sahip karmaşık 3 boyutlu saç üretmemizi sağlar."
Çalışma nihayetinde biyolojik esinli 3 boyutlu baskının potansiyelini vurgularken, bize Doğa Ana’nın hala en büyük mühendis olduğunu da hatırlatıyor.
