Buz Artık Beton Kadar Dayanıklı.
İsrail'deki araştırmacılar, bitkisel kristaller ve özel bir protein ekleyerek normal buzun 10 katı kadar dayanıklı, betona yakın bir 'süper buz' geliştirdi. Malzeme kırılmadan 70 kat daha fazla enerji emiyor ve Kutup bölgelerinde düşük karbon ayak izli yapı malzemesi olma potansiyeli taşıyor.
İsrail'in Kudüs İbrani Üniversitesinden biyokimyager Ido Braslavsky'nin liderliğindeki bir ekip, İkinci Dünya Savaşı'nda İngiliz Donanması'nın denediği 'Pykrete' fikrini 21. yüzyıla taşıdı. Araştırmacılar, buzun içine selüloz nanokristalleri ve CBM3a-AFPIII adı verilen özel bir protein ekleyerek, normal buzun 10 katı kadar dayanıklı ve kırılmadan 70 kat daha fazla enerji emen 'BioPykrete' adını verdikleri yeni bir malzeme üretti.
Moleküler Düzeyde Kontrol
"Sadece lifleri buza karıştırmakla yetinmek istemedik, farklı malzemelerin moleküler düzeyde nasıl bağlandığını kontrol etmek istedik," diye konuştu Braslavsky. Geleneksel Pykrete'de kullanılan ahşap hamurunun geniş ve düzensiz lifleri yerine, bitkilerin ana yapı taşı olan selülozun nanokristal formu kullanıldı.
Bu kristaller, buz içinde mikroskopik bir güçlendirme ajanı gibi davranarak çatlakların yayılmasını engelliyor.
Kullanılan protein ise bu kristallerin buzla birleşmesini sağlayan bir yapıştırıcı görevi görüyor. Bu protein, donma engelleyen bir antifriz proteini (AFP) ile karbonhidrat bağlayan bir modülün (CBM) birleşiminden oluşuyor.
Aniden Parlamak Yerine Yavaşça Deform Oluyor
Yeni malzemenin en dikkat çekici özelliği, kırılma davranışının değişmesi. Normal buz aniden parçalanırken, BioPykrete çok daha fazla enerji emip kademeli olarak deform oluyor. Bu özellik, yapısal uygulamalarda güvenlik açısından kritönem taşıyor.
Taramalı elektron mikroskobu görüntülerinde, donu kurutulmuş numunelerde selüloz kristallerinin oluşturduğu ağ yapısı 40 ve 90 kat büyümeyle gözlemlendi.
Kutup Bölgeleri ve Düşük Karbon Ayak İzi Hedefleniyor
Araştırmacılar, malzemenin uçak gemisi yerine, beton ve çelik taşınmasının zor olduğu Arktik ve Antarktika gibi uzak, soğuk bölgelerdeki inşaat projelerinde kullanılmasını hedefliyor.
Ana hammaddeler buz ve bitkisel selüloz olduğu için malzemenin düşük karbon ayak izli ve biyolojik olarak çözünebilir olması bekleniyor.
"İnşaat sektörü küresel ekonominin temel taşlarından biridir ancak aynı zamanda en büyük çevre kirleticilerinden biridir," diyor araştırmacılar yayınlanan makalelerinde. "Biyoteknoloji, bu etkiyi azaltmak için sürdürülebilir biyomaller geliştirerek dönüştürücü bir yol sunuyor."
Kanıt Kavramı Aşamasında, Yolun Sonu Henüz Yok
Çalışma, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces dergisinde yayımlanan küçük ölçekli bir kanıt kavramı testi. Araştırmacılar, malzemenin uzun süreler ve değişen koşullar altındaki dayanıklılığının test edilmesi, çatlak yayılma mekanizmalarının doğrulanması ve donma protokollerinin optimize edilmesi gerektiğini belirtiyor.
İkinci Dünya Savaşı’nda İngiliz Donanması, ahşap hamuru ile güçlendirilmiş buzu kullanarak uçak gemisi inşa etmeyi denemişti; bu malzeme donuk kaldığı sürece beton kadar dayanıklıydı. Ancak maliyetlerin artması ve daha iyi seçeneklerin ortaya çıkmasıyla proje rafa kaldırıldı.
"Donma kinetiğini optimize etmek ve çeşitli AFP-CBM varyantları geliştirmek, hatta daha yüksek dayanıma sahip kompozitler sağlayabilir," diye ekliyorlar.
Bu haber işinize yaradı mı?
