Kendi Kendini Onarabilen Polimerler

İçerik Yazarı: Zeynep Baykara

Editör: Fatma Melike Şahin

Tasarım: Beyza Yıldız

Plastik kirliliğinin dünyamızda giderek büyüyen bir sorun olduğu bugünlerde kırılan plastiklerin kendi kendini onarabilme hayali kulağa adeta mucize gibi geliyor, değil mi? Mesela, telefon ekranınızı düşürdüğünüzde ya da çatladığında değişim derdine girmeden hem paradan hem de zamandan kazanarak o çatlakların kendi kendine kaynadığını düşünün. İşte! Bilim insanları tam da bunu mümkün kılan “kendi kendini onarabilen polimerler” yani akıllı malzemeler geliştirdiler.

Bu malzemeler, canlı dokular gibi davranarak kırıldıklarında veya yıprandıklarında özel bir onarım mekanizmasını devreye sokuyorlar. Kapsüllerin matris içerisine yerleştirilmesiyle uygulanan bu yöntem, içerisinde iyileştirici ajanların bulunduğu makro, mikro ve nano kapsül yapılarını içerir. Kapsül içerisinde bulunan iyileştirme ajanları, kapsülün kırılması ile çatlağın oluştuğu bölgeye sızar. Böylece o bölgede yama şeklinde bir yapı oluşturarak iyileşme sağlar. Kapsül bazlı iyileştiriciler ilk olarak Scott R. White ve arkadaşları tarafından önerilmiştir. Diğer bir yöntemde ise polimer zincirleri arasında kopan bağlar, tıpkı yara izlerinin kapanması gibi, kimyasal olarak tekrar birleşiyor.

İlk başarılı kendi kendini onaran polimer sistemi, 2001 yılında geliştirilen mikro kapsül tabanlı epoksi reçine sistemidir. Daha sonraki yıllarda ise elastomer tabanlı ve geri dönüşümlü kimyasal bağlar içeren birçok farklı kendi kendini onaran polimer geliştirilmiştir.

Elastomerler, kauçuk benzeri esnek malzemelerdir ve gerildikten veya sıkıştırıldıktan sonra eski şekillerine geri dönebilirler. Bazı elastomerler, polimer zincirleri arasındaki geri dönüşümlü kimyasal bağlar sayesinde oluşan küçük çatlakları kendiliğinden onarabilir. Bu özellikleri nedeniyle esnek elektronikler, giyilebilir teknolojiler, kaplamalar ve yumuşak robotik sistemlerde yaygın olarak araştırılmaktadır.

Bu teknoloji hayata dokunan pek çok alanda şu an kullanılmakta: Otomobil boyalarının çizikleri kendi kendine geçiyor, esnek elektronik devreler arızalanınca onarılıyor, hatta uzay araçları mikrometeorit darbelerine karşı çok daha dayanıklı hâle geliyor. Tıpta ise yapay damarlar veya doku implantlarının ömrünü artırmak için bu akıllı malzemeler geliştiriliyor.

Genellikle poliüretan, epoksi reçine ya da silikon gibi malzemelerden yapılan bu polimerler, hidrojen bağları veya Diels-Alder tipi geri dönüşümlü kimyasal bağlar sayesinde kendilerini tamir ediyorlar. Böylesine büyülü bir kimyasal dans, kırık bağların yeniden birleşmesini sağlıyor: sanki canlı bir dokudaki yara kapanması gibi…

Geleceğe baktığımızda ise elektrik iletkenliği, şeffaflığı ve biyolojik uyumluluğu olan bu kendi kendini onaran polimerlerin cihazlarımıza ömür katacağı, plastik atıkları ve çevre kirliliğini azaltacağı ve sürdürülebilir bir dünyanın kapılarını aralayacağı kesin.