Skip to content Skip to navigation

Çelikten Daha Güçlü Sentetik Lifler

Dr. Zeynep Bilgici
04/01/2016 - 14:35

Kimya bölümünden mezun olan Stephanie Kwolek, çocukluğundan beri hayalini kurduğu tıp alanında okuyabilmek için para biriktirmek istiyordu. Bu parayı toplamak için Dupont firmasında geçici olarak işe başladı. Ancak yaptığı işi çok sevince tıp hedefinden vazgeçti ve kariyerine Dupont’ta devam etmeye karar verdi.

Polimer alanında araştırmalar yapan Kwolek, 1965 yılında otomobil lastiklerinde kullanılabilecek yeni malzemeler üzerinde çalışmaya başladı. Amacı dayanıklı ve hafif lifler üretmekti. Bu nedenle poliamit bazlı polimerler sentezliyordu. Sentezlediği polimerlerden elyaf üretilebilmesi için de polimerlerin çözeltisini hazırlıyordu. Hazırladığı çözeltiler arasında akışkanlığı suya benzeyen bulanık sıvı, diğer polimerlerle hazırladıklarından farklıydı. Aslında bu düşük viskositeli (sıvının akmaya karşı gösterdiği direnç), bulanık çözelti daha sonraki işlemler için pek de uygun görünmüyordu. Hatta bu nedenle çözeltiyi elyafa çevirme işlemini gerçekleştirecek teknisyen, cihaza zarar verir çekincesiyle bu örneği denemek istemese de Kwolek çalışmalarına bu polimerle devam etme konusunda kararlıydı. Kwolek teknisyeni ikna etti ve lifler hazırlandı. Sonuç ikisi için de şaşırtıcıydı. Bu bulanık çözeltiden elde edilen lifler o zamana kadar üretilenlerden çok daha dayanıklıydı. Emin olmak için deneyler defalarca tekrarlandı ve sonuç değişmedi. Kwolek’in sentezlediği bu polimer Kevlar ticari adıyla şirketin en önemli ürünleri arasına girdi. Ardından farklı şirketlerin patentlediği benzer yapıda polimerler üretilmeye başlandı.

Sentetik olan, yani doğada bulunmayan, ancak laboratuvar ortamında sentezlenebilen bu polimerler, amin ve asit klorür tepkimesinden oluşur. Yapılarında amit bağları ve benzen halkaları vardır. Bu nedenle aromatik poliamit ya da diğer bir ifadeyle aramid grubunda yer alırlar. Aramid aslında bir naylon türevidir, ancak yapısı nedeniyle naylonun diğer türevlerinden sertlik, darbeye ve ısıya karşı dayanıklılık gibi özellikler açısından farklılıklar gösterir.

Aramid polimerler, amit gruplarının benzen halkalarına bağlandıkları konuma göre sınıflara ayrılır. Amit gruplarının para pozisyonunda yani birbirine en uzak konumda bulundukları aramidlerde, bir diğer ifadeyle para aramid bileşiklerde amit gruplarının bu yerleşimi polimer zincirleri arasında hidrojen bağları oluşmasını sağlar, böylece kristal yapıya sahip olan bu polimerler aynı ağırlıktaki çelikten yaklaşık beş kat daha güçlü hale gelir. Elektrik iletkenliği de düşük olan bu lifler yüksek sıcaklığa ve kimyasal maddelere karşı çok dayanıklıdır.

Bu polimerler, kurşun geçirmez yelekler başta olmak üzere balistik koruma ürünlerinde yaygın olarak kullanılır. Kurşun geçirmez yelekler polimer liflerinin birbirine sıkıca geçtiği birkaç katmandan üretilir. Mermi yüzeye çarptığında darbenin olduğu noktadan başlayan ve merminin hızına bağlı olarak değişen bir şok dalgası meydana gelir. Mermi, enerjisinin büyük bölümünü temas ettiği liflere aktarır. Bu etkiyle liflerin yapısında gerilme, çekme gibi değişimler olur ve bu sayede enerjinin büyük miktarı emilir. Hızı kesilen mermi zemine takılır. Yeleğin alt tabakasında kalan lifler ise mermi ile doğrudan temas etmez. Böylece merminin darbe enerjisi geniş bir alana yayılarak noktasal etkisini kaybeder ve vücuda girmesi engellenir.

Şimdiye kadar pek çok kişinin hayatını kurtaran bu polimerlerden sadece balistik koruma ürünleri değil yanmayan giysilerden paraşütlere, fiber optik kablolardan spor malzemelerine kadar farklı ürünler üretilebiliyor.

Ancak aramid lifleri morötesi ışın altında bozulabiliyor, nemden etkilenebiliyor, kolay  kesilemiyor ve işlenemiyor. Bütün bu dezavantajlarına rağmen diğer sentetik polimerlere göre üstün özellikler taşıyan bu polimerler güvenlik, otomobil, spor ve benzeri pek çok sektörde yaygın olarak kullanılıyor.

Kaynaklar:

İlgili İçerikler

Kimya

Uluslararası bir araştırma grubu, paketleme ve tekstil alanlarında en sık kullanılan polimer türlerinden biri olan polietilen tereftalatı (PET) biyolojik olarak parçalayabilen enzimin verimliliğini artırmayı başardı.

Kimya

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde patates kullanarak yapacağımız pil ile bir LED’i yakmaya çalışıyoruz. Kolayca bulabileceğiniz malzemelerle evde ve okulda gerçekleştirebileceğiniz bu etkinlik sayesinde siz de meyve ve sebzeleri kullanarak kendi pilinizi tasarlayabilirsiniz.

Kimya

Toplumda bilim kültürünün ve iletişiminin geliştirilmesini amaçlayan Bilim ve Toplum Programları 2007 yılından bu yana Bilim ve Toplum Daire Başkanlığı tarafından yürütülüyor.

Kimya

Dünya genelinde farklı üniversitelerden bilim insanları tarafından gerçekleştirilen araştırmada atmosferdeki karbondioksit seviyesindeki artışın tarım ürünlerinin protein, vitamin, mineral gibi besin değerlerini etkilediği anlaşıldı.

Kimya

Bilim insanları güçlü bir X-ışını lazeri kullanarak oda sıcaklığındaki bir miktar suyun sıcaklığını bir mikrosaniyenin on milyonda biri içerisinde 100.000°C’nin üzerine çıkarmayı başardı.

Kimya

Londra Kolej Üniversitesi (UCL) Slade Güzel Sanatlar Okulu’ndan Onya McCausland isimli sanatçı, eski kömür madeninin atık sularından sanat eserlerinde kullanılabilecek kalitede beş farklı tonda pigmentler elde etti.

Kimya

Amonyak (NH3) son yıllarda alternatif bir yakıt olarak görülmeye başlandı. Küresel iklim değişikliğine karşı alınabilecek önlemlerden biri, karbon içeren petrol türevlerinin yerini karbon içermeyen amonyağın alması olabilir.

Kimya

Oxford Üniversitesi’nde çalışan bir grup araştırmacı, çözelti içindeki moleküllerin tek tek tespit edilip kütlelerinin ölçülmesine imkân veren bir yöntem geliştirdi. Dr. Gavin Young ve arkadaşlarının Prof. Dr. Philipp Kukura önderliğinde yaptıkları araştırmanın sonuçları Science’ta yayımlandı.

Kimya

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde kristaller hakkında bilgi edinirken, evde ya da okulda siz de kendi kristallerinizi oluşturabilirsiniz.

Kimya

Bugüne kadarki bilgilerimize göre su olmadan canlılığı devam ettirebilen bir organizma türü yok. Dünya yüzeyinin %71’i suyla kaplı. Ancak hayatın devamlılığı için gerekli olan tatlı su yeryüzündeki suyun sadece %2,5’lik kısmını oluşturuyor.