Rice Üniversitesi mühendisleri, silikon bazlı yumuşak robotik ve biyomedikal cihazlarda yaygın bir problem olan zayıf yapışmayı çözmek için yeni bir çerçeve geliştirdi. Science Advances dergisinde yayımlanan çalışmada, malzeme kimyasını değiştirmeye gerek kalmadan, kürleme sürecine dayalı yapışma kontrolüyle cihaz performansında büyük artış sağlandığı bildirildi.
KRİTİK KÜRLEME ANLARI
Araştırma, silikon elastomerlerin ne kadar kürlendiğinin, bağlanma kalitesini doğrudan etkilediğini ortaya koydu. Ekibin geliştirdiği “reaksiyon koordinatı” adı verilen yeni boyutsuz ölçüm yöntemi, kürleme sürecinde optimum yapışma zamanlamasını belirlemeye olanak tanıyor.
Rice Üniversitesi Makine Mühendisliği Fakültesi’nden Dr. Daniel J. Preston, "Malzeme, henüz tam kürlenmeden, bağlanma için ideal koşullara sahip olabiliyor. Biz bu zamanı hassas şekilde hesaplayabiliyoruz” açıklamasını yaptı.
KARMAŞIK YAPI, SAĞLAM BAĞ
Çalışmanın başyazarı Dr. Te Faye Yap, özellikle çok katmanlı veya hibrit yumuşak cihazlarda güçlü bağ oluşturmanın zorluğuna dikkat çekti. Silikonun geç kürlenmesi durumunda arayüzün kimyasal kohezyondan yoksun kaldığını, bunun da delaminasyon ve cihaz arızalarına yol açtığını belirtti.
UYGULAMALI TESTLERDE BAŞARI
Ekip, geliştirdikleri çerçeveyi uygulamalı olarak test etmek için önceden kürlenmiş silikonları taze silikonla birleştirerek pnömatik aktüatörler üretti. Sonuçlar, doğru zamanlamayla birleştirilen cihazların yüzde 50 daha fazla bükülme ve yüksek basınca dayanıklılık gösterdiğini ortaya koydu.
KATMANLAR ARASI GÜÇ
Ekip ayrıca silikon bileşenleri 3 boyutlu yazıcıyla üretirken katmanlar arası bağların kalitesini artırdı. Reaksiyon koordinatı temelinde yapılan zaman kontrolü sayesinde, geleneksel baskıya göre yüzde 200 daha yüksek yapışma elde edildi.
GİYİLEBİLİR CİHAZLARA DESTEK
Bu çerçevenin en önemli avantajı, ek kimyasal işleme veya pahalı bağlama sistemlerine ihtiyaç duymadan uygulanabilmesi. Tıbbi implantlar, esnek giyilebilir elektronikler ve yumuşak robotik gibi alanlarda bu yöntem doğrudan uyarlanabilecek pratik bir rehber sunuyor.
GENİŞ KAPSAMLI ETKİ
Preston, "Yöntemimiz basit ve uygulanabilir. Endüstrideki birçok üretici hemen devreye alabilir” diyerek keşfin yaygın etkisine işaret etti. Artan ürün güvenilirliği ve maliyet avantajı, silikon bazlı cihazların üretiminde yeni bir çağın kapılarını aralayabilir.
