Yıldız şekilli kristal yapı ısıtıldığında hacimsel olarak küçülüyor. Bu teknoloji geleneksel yapıdaki malzemeler ile karıştırıldığında sıcaklık değişimlerinde genleşmeyen yapı oluşumunu sağlıyor.
En iyi dental dolgular bile zamanla yıpranıyor. Bunun sebebi bazen biyolojik sebepli oluşan çürükler olurken bazen de dolgunun kendisinin zaman geçtikçe asidite ve sıcaklık değişimlerinden dolayı yıpranması oluyor.
Yıldız şekilli kristal yapıların geliştirilmesi ve dolgu malzemesi olarak kullanılması yapının sıcaklık değişimlerine uyum sağlama özeliği sayesinde diş hekimi ziyaretlerini seyrekleştirecek gibi görünüyor. Ayrıca çeşitli malzemelere matris olarak kullanıldığında birçok alana alternatif olması bekleniyor. Bir malzemenin sıcaklık karşısında çekme özelliği “Negatif Isıl Genleşme (NTE)” olarak adlandırılır. Bir buzun ısınınca hacminin azalma davranışı örnek verilebilir.
NTE sergileyen malzeme elde etmek için atomik düzeyde spesifik etkileşimler ile oynamak fazlasıyla titiz ve uzun süren bir prosestir. Bunu yerine bazı katılarda moleküler bükülme ve kıvrılmayı taklit ederek makro boyutta NTE paterni elde ediliyor. Bir paternin bükülmesinden faydalanarak üretmek atomik düzede kimyasıyla oynamaya göre daha avantajlıdır. Bu yaklaşım ile üretim süresi azaltılırken aynı zamanda kendiliğinden ayarlanabilir yapı oluşumu elde ediliyor.
Böylece bilim insanlarının genleşmeyen malzemeler üzerine yıllar süren çalışmaları sonucu, 3D Yazıcı ile yıldız şekilli yapı oluşumu başarılmış oluyor. Milimetrik boyutta ısıyı eşit olarak yayma özelliğine sahip olan bu kafes yapısı iki malzemenin karışımından oluşuyor. Sert ve mukavemetli yapı için, bakır içeren dış kafesi oluştururken, elastik ve çekmeye yardımcı yapı için de polimer malzemeden yararlanılıyor. Bu konfigürasyon sayesinde kafes yapısı ısındıkça içe doğru çekmeye başlıyor. Kafesin dışını oluşturan bakır konsantrasyonu değiştiğinde de yapının çekme oranının ayarlanabilir olması ile mikroskobik düzeyde ilk kez üç boyutta NTE sergileyen malzeme elde edilmiş oluyor.
Sonuç olarak sıcaklık ile genleşen malzeme ile yıldız kafesi oluşturan çekirdekler belirli oranlarda kombine edildiğinde ve ortaya çıkan kompozit sıcaklık değişimleri karşısında şeklini koruyabilir. Böylece bu kafes yapısındaki malzeme uzun ömürlü devrelerin, uydu bağlantılı kameraların ve dental dolgularda uzun ömürlü olmasına olanak sağlar.
Referanslar:
1. New, star-shaped structures could mean longer lasting dental fillings and circuit boards,Rachel Crowell, Sciencemag.or, 28.10.2016
2. Focus: 3D Structure Shrinks When Heated, October 21, 2016• Physics 9, 121
Yorumlar