Çin’in Zhejiang Üniversitesi’ndeki bilim insanları, dokuma sanayisini değiştirebilecek devrim niteliğinde bir elyaf (fiber) ürettiler. Doçent Gao Weiwei ve Profesör Bai Hao liderliğindeki takım, aerojelin sınırlamalarının üstesinden gelmek için tabiattan ilham aldılar. Isı yalıtımıyla bilinen dünyanın en hafif katı gerecinin sınırlamalarının üstesinden gelmek için kutup ayısından daha yeterli ilham kaynağı olamazdı. Geleneksel aerojel, havacılık sanayisinde yaygın olarak kullanılmasına karşın, kırılganlığı ve işlenmesinin sıkıntı olması nedeniyle öbür alanlarda çok az kullanım alanı buldu. Bunları kumaş olarak örmek için gereken dayanıklılık ve esnekliğinini olmamasının yanı sıra, mevcut aerojel elyaflar makinede yıkanamıyor ve ıslak yahut nemli ortamlarda ısı yalıtım özelliklerini süratle kaybediyor.
Pek çok hayvan, yıllarca çok soğuk ortamlarda yaşamaktan kendilerini sıcak ve kuru tutan özel kürklere sahip olacak halde evrimleşmiştir. Araştırma takımı, performansı ve dayanıklılığı değerli ölçüde artıran, kutup ayısı kıllarına benzeyen çekirdek-kabuk yapısına sahip kapsüllenmiş bir aerojel elyaf (EAF) tasarladı.
Kutup ayıları, araştırmacılara ilham veren eşsiz bir çekirdek-kabuk yapısında kıllara sahip. Ağır bir kabuğun içine yerleştirilmiş gözenekli çekirdek, çok soğuk ortamlarda kürkü sıcak ve kuru tutmak için gerekli olan dayanıklılık ve esnekliği korurken inanılmaz ısı yalıtımı sağlıyor. Bu yapıyı taklit eden takım, katmanlı gözeneklere sahip güçlü bir polimerik aerojel elyaf geliştirdi ve bunu ince, gerilebilir bir kauçuk katmanla kapladı. Bu teknik, klasik silika aerojelin kırılganlığın üstesinden gelerek EAF’nin bükülmesine ve kıvrılmasına imkan tanıyor. South China Morning Post’a konuşan Profesör Bai, “Yüzde 90’ın üzerindeki iç gözenekli yapıya karşın, elyafımız yüzde 1000’e kadar gerilebiliyor. Bu da yaklaşık yüzde 2 gerilmeye güçlü klâsik aerojel liflerden kıymetli ölçüde daha uygun performans gösterdiği manasına geliyor” dedi.
Kazaktan uzay elbisesine kadar geniş kullanım alanı potansiyeli var
EAF’nin pratik uygulamaları geniş kapsamlıdır. Araştırmacılar, klasik kuş tüyü ceketle karşılaştırılabilecek, fakat bunun sadece beşte biri kalınlığında ısı yalıtımlı bir kazak örerek EAF’nin uygulanabilirliğini gösterdi. -20 santigrat derecelik bir ortamda gerçekleştirilen bir deneyde, EAF materyali, yüzey sıcaklıklarını muhafazada kuş tüyü, yün ve pamuğu geride bırakarak üstün yalıtım özelliklerini ortaya koydu.
Üstelik aerojel elyafı yıkanabilir ve boyanabilir olduğundan dokumacılıkta günlük kullanıma da uygun. Islak yahut nemli ortamlarda ısı yalıtım özelliklerini kaybeden klasik silika aerojele nazaran kıymetli bir ilerleme sunuyor. Araştırmacılar, EAF’nin 10.000 germe döngüsünden sonra bile özelliklerini koruduğunu vurguluyor. Bu avantajları aerojel fiberin ısı yalıtımlı dokumaların ötesinde çok fonksiyonlu kullanım potansiyeline sahip olduğunu işaret ediyor.
Sivil uygulamalarda kullanım için muazzam bir potansiyel olmasına karşın, Suzhou Nanoteknoloji ve Nanobiyonik Enstitüsü’nden Profesör Zhang Xuetong, seri üretimdeki zorluklara dikkat çekti. Süratli eğirme teknolojisinin nasıl geliştirileceği ve seri üretim için gerekli olan daima imalatın nasıl çözüleceği konusunda zorlukların olduğunu söyledi ve askeri üniformalar ve çok soğuk ortamlardaki uzay kıyafetleri gibi alanlarda potansiyel kullanımına dikkat çekti. Grubun çalışması Science mecmuasında yayınlandı.
