Geleneksel robotik ve malzeme biliminde kullanılan sert çerçevelerin kırılganlık sorununa çözüm, Hong Kong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden (HKUST) geldi. Üniversitenin araştırma ekibi, yeni nesil ‘mekano-zeki’ sistemler için kritik öneme sahip, asimetrik mekanik tepkiler verebilen, yüksek oranda ayarlanabilir yumuşak malzemeler geliştirdi. Nature Materials dergisinde yayımlanan bu çığır açan çalışma, esnek polimerik katılara entegre edilen ‘kesme sıkışması geçişleri’ (shear jamming transitions) sayesinde malzemelerin kuvvet altında akıllı davranış sergilemesine olanak tanıyor.
YÖNE DUYARLI AKILLI TEPKİ
Geliştirilen bu yeni sınıf kompozitler, farklı yönlerden itildiğinde, çekildiğinde veya büküldüğünde değişken davranışlar sergiliyor. Malzeme, kesme kuvveti uygulandığında önemli ölçüde sertleşirken, diğer durumlarda esnekliğini koruyor. Bu özellik, genellikle stres altında kolayca kırılan sert çerçevelere dayalı geleneksel metamalzemelerden ayrışarak, programlanabilir ve hataya toleranslı bir performans sunuyor. Araştırmacılar, bu yumuşak kompozitlerin kırılmaya karşı dikkat çekici derecede dirençli olduğunu ve mekanik özelliklerinin çoklu ölçekte uyarlanabildiğini belirtiyor.
BİYOLOJİK İLHAMLI ROBOTLAR VE MİKROAKIŞKANLAR
HKUST ekibi, bu malzemelerin uzaysal olarak modüle edilmiş manyetik profillerle birleştirilerek ‘aktif yumuşak katılar’ yaratılabileceğini de ortaya koydu. Manyetik olarak yönlendirilen bu yapılar, geleneksel robotların hareket etmekte zorlandığı dar ve karmaşık ortamlarda, biyolojik organizmalardan ilham alan bir hareket kabiliyeti sergiliyor.
Teknolojinin uygulama alanları sadece robotik ile sınırlı değil. Geliştirilen malzeme; mikroakışkan sistemlerde seçici akış kontrol valfleri olarak görev yapabiliyor, yumuşak pompaların, biyomedikal cihazların ve adaptif tıbbi araçların geliştirilmesine zemin hazırlıyor.
DİSİPLİNLERARASI İŞ BİRLİĞİ
Granüler fizik ile polimer bilimini birleştiren bu proje, sadece elektronik bileşenlere güvenmek yerine, ‘mekanik zeka’ ile algılayabilen, uyum sağlayabilen ve tepki verebilen yumuşak yapıların yolunu açıyor. Mühendislik açısından bakıldığında sonuçlar; çevreleriyle akıllıca etkileşime girebilen, yön hassasiyeti yüksek ve enerji tasarruflu malzemeler yaratmak için yeni bir tasarım platformu sunuyor.
HKUST'nin Fizik (PHYS) ile Makine ve Havacılık Mühendisliği (MAE) bölümlerinden araştırmacıları bir araya getiren projede, doktora öğrencisi Xu Chang makalenin ilk yazarı olarak yer aldı. Çalışma, Hong Kong Araştırma Hibeleri Konseyi ve HKUST Deniz Robotik ve Mavi Ekonomi Teknolojisi Hibesi tarafından desteklendi.
