Nano Seramikle Güçlendirilmiş Hafif Metal

Kaliforniya Üniversitesi Henry Samueli Uygulamalı Bilimler ve Mühendislik Okulu’nda yapılan çalışmalarla ekstra yüksek mukavemetli bir metal geliştirildi. Yeni metal magnezyum metalinin içerisine sert bir seramik malzeme olan silisyum karbürün nano boyutlu parçacıklarının homojen ve yoğun bir şekilde dağıtılmasıyla elde edildi. Geliştirilen metalin kullanılması ile uçaklar, uzay araçları ve arabalar hafifleyerek yakıt tüketimi azaltılmış olacak. Biomedikal ve elektronik teknolojilerinde de geliştirilen metalin kullanılacağı öngürülüyor. Metali geliştiren araştırmacılar yüksek mukavemet sağlarken hafifliği korumak için erimiş metale nano parçacıkları dağıtarak stabile etmenin yeni bir yöntemini buldular. Araştırma ekibi aynı zamanda buldukları yöntem ile yüksek esnekliğe sahip hafif metallerin yenilerinin geliştirilebilmesi için yol açmış oldular. Araştırma “Nature” dergisinde yayınlandı. Araştırmacı isimlerin başlarında olan Xiaochun Li: “Nano parçacıkların metallerin mukavemetini mekanik yapılarına zarar vermeden arttıracağı, özellikle magnezyum gibi hafif metallerin bu şekilde geliştirilebileceği daha önceden önerilmişti. Ancak nano parçacıkları ergimiş metalin içerisine dağıtmayı başarabilen bir araştırma grubu şimdiye kadar yoktu. Fizik ve malzeme işleme bilimlerinin birlikteliğiyle bulduğumuz yeni yöntem, nano parçacıkların homojen ve yoğun bir şekilde emdirilmesiyle bir çok metalin performansını arttıracak. Geliştirilen yeni metal günümüz dünyasının gündemini oluşturan enerji ve sürdürülebilirlik çalışmalarına dahil olacak.” diye konuştu. Yapı metalleri binalarda ve ulaşım araçlarında yük taşıyıcı olarak kullanılırlar. Magnezyum da alüminyumun üçte ikisi kadar ağırlıkta, çok hafif bir yapı metalidir. Silisyum karbür ise endüstride çok fazla kullanılan çok sert bir kesicidir. Çok fazla sayıda 100 nm’den küçük silisyum karbür parçacıklarının magnezyuma emdirilmesiyle mukavemet, sertlik, esneklik ve yüksek sıcaklıklarda dayanıklılık özelliklerinin arttığı gözlendi. Seramik malzemelerin metallerle kombinasyonunun metalleri kuvvetlendiren bir yöntem olduğu biliniyordu. Ancak mikroboyutlu seramik malzemelerin metallere emdirilmesiyle metallerin esneklik özelliği kayba uğruyor. Nanoboyutlu seramik malzemeler ise metalleri güçlendirirken esnekliklerini koruyor. Nanoboyutlu parçacıklarda ise tanecik boyutu küçük olduğu için taneciklerin birbirine olan çekme kuvvetinden kaynaklanan topaklanma daha kolay oluşuyor. Araştırmacılar bu sorunu aşmak için malzemelerin kinetik enerjilerinden yola çıkarak magnezyum çinko alaşımının içerisine nano parçacıkları emdirirken topaklanmayı önleyerek parçacıkları stabil duruma getirmeyi başardılar. Araştırmacılar geliştirilen metali “high pressure torsion” diye isimlendirilen yöntemle basınç altında sıkıştırarak daha da kuvvetlendirdiler. Nano kompozit malzeme olarak isimlendirilecek olan yeni metal %14 silisyum karbür nano parçacıklarından %86 magnezyum metalinden oluşuyor. Magnezyum kaynakça zengin bir metal olup çevreye herhangi bir zarar vermemektedir.