Havacılık ve uzay sanayisinde, uçuş verimliliğini artırmak ve yakıt tasarrufu sağlamak amacıyla ‘şekil değiştiren’ (morphing) uçak yapıları üzerine yapılan Ar-Ge çalışmaları hız kazandı. Nanjing Havacılık ve Uzay Bilimleri Üniversitesi'ndeki (NUAA) bir araştırma ekibi, bu alandaki en büyük engellerden biri olan malzeme dayanıklılığı sorununu aşan yeni bir teknoloji geliştirdi.
Geleneksel projelerde kullanılan polimer bazlı malzemelerin zayıflığı veya mekanik yapıların hantallığı, bu teknolojinin ticarileşmesini zorlaştırıyordu. Ancak NUAA ekibi, doğadan ilham alan ve 3 boyutlu baskı teknolojisiyle üretilen nikel-titanyum alaşımlı yeni bir yapı ile bu soruna çözüm getirdi.
SUKULENT BİTKİSİNDEN İLHAM ALINDI
Araştırmacılar, geliştirdikleri yeni malzemenin tasarımında şaşırtıcı bir kaynağa başvurdu. Kuşların kanat yapısı yerine, ‘küçük semizotu’ olarak da bilinen Portulaca oleracea adlı sukulent bitkisinin tohum kabuğu model alındı.
Bitkinin epidermal hücrelerindeki yüzey basıncını yayan dalgalı arayüz yapısı, metal bir ağ peteğine dönüştürüldü. Lazer toz yataklı füzyon (LPBF) adı verilen hassas bir 3D baskı yöntemi kullanan mühendisler, yalnızca 0,3 milimetre çapında, esnek ve dayanıklı metalik yapılar üretmeyi başardı.
YÜZDE 96 ORANINDA KENDİNİ TOPARLIYOR
Geliştirilen aktif metal yapının teknik verileri, havacılık uygulamaları için büyük potansiyel taşıyor. Uluslararası Aşırı Üretim Dergisi'nde yayımlanan makaleye göre malzeme:
Esneklik: Kırılmadan önce yüzde 38 oranında esneyebiliyor.
Hafıza: Isıtıldığında, programlanmış orijinal şeklinin yüzde 96'sından fazlasını geri kazanabiliyor.
Bilim insanları, benzer mukavemete sahip metal metamalzemelerde bu denli büyük ve tekrarlanabilir şekil değişikliklerinin nadir görüldüğüne dikkat çekiyor.
ZORLU KOŞULLARDA TEST EDİLDİ
NUAA araştırmacıları, malzemenin uygulanabilirliğini kanıtlamak amacıyla prototip kanat bölümleri üretti. Yüksek irtifa uçuş koşullarını simüle eden testlerde, kanatların -25° ile 25° arasındaki açılarda sorunsuz bir şekilde şekil değiştirebildiği gözlemlendi.
Ekibin nihai hedefi, bu akıllı metalleri sensörler ve elektronik bileşenlerle donatarak, çevresel koşullara göre kendini anlık olarak optimize edebilen otonom uçak kanatları geliştirmek. Bu teknoloji, geleceğin uçaklarında aerodinamik performansı artırırken bakım maliyetlerini de düşürebilir.
