Kendiliğinden İyileşen Lastikler

Paket lastiklerini herkes bilir. Yeni olanlar oldukça dayanıklı olur ama az biraz kullanılmış olanları, hele de güneş altında kalmış olanlar, oldukça kolay koparlar. Kopunca da yapılacak birşey yoktur. Eğer yenisi yoksa elimizde bazen, kopan parcayı bağlamak söz konusu olur ama bu da asla eskisinin yerini tutamaz. Sadece paket lastiklerinde değil birçok oyuncak, araba/bisiklet lastikleri için de aynı durum söz konusu tabii ki.

Ama görünen o ki artık bu sorun ortadan kalkmak üzere. Nature dergisinde yayımlanan bir makalede [1], bir grup Fransız kimyager, fiziksel olarak iki parçaya kopmasına rağmen, sadece basit bir şekilde yanyana getirmekle, tekrar eski haline gelen bir madde geliştirdiklerini rapor ettiler.

Klasik lastikler, polimerlerden yapılıyor ve kopması durumunda artık eski halini almaları, fiziksel bir şekilde pek mümkün olmuyor. Ancak, yapılan bu çalışmada elde edilen lastik, bir polimer değil ve supramoleküler yapıda, polimerlere nisbeten oldukça küçük olan moleküller olan oligomerlerden [2] ve bu oligomerlerin kuvvetli hidrojen bağlari ile bir arada tutulmasından oluşuyor. İyileşmenin altında yatan sır da burada yatıyor. Kopan iki parçayı fiziksel olarak yanyana getirmek, kopan hidrojen bağlarını tekrar eski haline getirmeye yetiyor. Bu tıpkı su damlalarının birleşerek tekrar bir su birikintisi haline gelmesini andırıyor.

Ancak molekülleri bir arada tutan hidrojen bağları, çok da düzenli olmadığı için elde edilen madde de, kristalleşemiyor ve esnek bir plastik halinde kalıyor. Bu da zaten istenilen bir özellik olmuş oluyor.

İlginç olan ise kopan iki parçadan birinin kopmuş yüzünü, kopmamış bir yüzeyle birleştirmeye calışıldığında bu islemin basarısız olması. Yani, iyileşmenin olması için dengesi bozulmuş hidrojen bağlarının olması gerekiyor. Fiziksel koparma ile yüzeyden kopan hidrojen baglarının, kendi içinde tekrar dengeye gelmesi gerekmekte ve işin güzel yani da kopan parçanın kendi içinde tekrar hidrojen bağları yaparak dengeye gelmesi oda sıcaklığında 1 hafta sürmekte. Sıcaklığın artması ile de bu süre beklenildiği gibi azalmaktadır (Örneğin 90 °C'de 15 dakika sonrasında iyileşme mümkün olmuyor). Yani sıcaklığın etkisi ile kopan yüzeydeki hidrojen bağları, kendi içinde cabucak dengeye gelebilmekte.

Kendiliğinden iyileşen maddelerin ilki değil elbette bu. Makalede daha önceki çalışmalarda, sadece oda sıcaklığında fiziksel temas ile bu mümkün olmayıp, yüksek sıcaklık veya kuvvet uygulamak gerektiği ifade edilmekte. Ve de supramoleküler moleküllerle plastik benzeri bileşikler elde etmek mümkün olmasına rağmen [3], bu yeni madde elastikiyet özellik (ve tabi kendiliğinden iyileşme) gösteren ilk supramoleküler bileşik olma özelliğini taşıyor.

Ayrica sentezinde ucuz, basit karboksilik asitler ve ürenin kullanılıyor oluşu ile de bu buluş ileride gündelik hayattan savaş sanayisine kadar bircok değişik alanda kullanılmaya aday görünüyor.

[1] Cordier, P., Tournilhac, F., Soulié-Ziakovic, C. & Leibler, L. Nature 451, 977-980 (2008).
[2] Oligomerlere kücük polimerler demek mümkün. Monomer sayisi, 10 ila 100 arasinda degisir. Bu da polimerlere göre oldukca düsük bir sayidir.
[3] Bouteiller, L. Assembly via hydrogen bonds of low molar mass compounds into supramolecular polymers. Adv. Polym. Sci. 207, 79–112 (2007).