Hünerli kabarcıklar
Yatakların, metalden yapılma otomobil kasalarının ve çikolatalı keklerin ortak yanı nedir? Hepsinin içinde köpük olması. Peki köpükle doldurulan bu malzemeleri geleceğin ürünü yapan özellik tam olarak nedir?
Dr. Björn Braunschweig için günün sonunda dinlenmek kolay değil: İşten sonra bir bira içmeye çalışsa da, Erlangen-Nuremberg, Almanya'da yer alan Friedrich-Alexander Üniversitesi'nin (FAU) Gelişmiş Materyaller Mühendisliği Mükemmeliyet Merkezi'nde görev yapan araştırmacı bardağının üstündeki köpükten gözlerini alamıyor. Neden Bavyera'nın yerel birasında yan masadaki Guinness®'ten daha hızlı patlayan daha büyük baloncuklar var? Braunschweig bu durumu şöyle açıklıyor, "Koyu İrlanda birası, karbonlama işleminde kullanılan nitrojen gazının Alman fıçı birasında kullanılan karbondioksitten sıvı içerisinde daha az çözünür olması nedeniyle çok daha kararlıdır." 30'lu yaşlardaki bilim adamının köpükler hakkında bildiği birkaç şey var: 2014 yılında, köpükler üzerinde temel bir araştırma yürütmek üzere beş yıllık bir proje için Avrupa Araştırma Konseyi'nden gelecek vaat eden araştırma liderlerine verilen 1,5 milyon Euro'luk bir hibe aldı.
Hünerli köpükler
Fonun o kadar projenin arasından köpüklere yönelik bir araştırmaya yönlendirilmesi biraz ilginç olsa da, köpüğün parlak bir geleceğe sahip olduğu çok yönlü bir materyal olduğu biliniyor. Örneğin Styrodur®'un katmanları sadece yalıtım için kullanılmıyor. Aynı zamanda binalarda depremlerin neden olduğu gerginliği de azaltıyor ve böylece planlamacılara aktif sismik bölgelerde bina inşa etmek için ihtiyaç duydukları özgüveni sağlıyor. Ve koşucular, ayakkabının dinamik tabanının darbenin hemen ardından ilk şekline dönmesi nedeniyle, BASF'nin köpük boncuklarından üretilen ayakkabılar giydiklerinde daha az enerji kullanıyorlar. Daha önce sadece lateksle şiltelerde ve yastıklarda yüksek elastikiyet seviyesi elde edilirken, artık aynı elastikiyeti ve ayrıca nefes alabilirlik ve uzun ömürlülüğü sağlaması nedeniyle uyurken bile poliüretan köpüklerin faydasını görebiliyoruz. Braunschweig, "Köpükler, gelişen bir pazar. Hava kabarcıkları materyali son derece hafif hale getiriyor ve köpükler, aşırı plastisitenin büyük avantajına sahip." diyor. Hafif araç yapısında köpükler, sağlamlık ve ağırlık arasında optimal denge sağlıyor. İlk bakışta, metalik köpükten yapılan bir taşıt gövdesi, geleneksel olanla aynı sertliğe sahip gözüküyor. Ancak bir çarpışma olduğunda köpük, kırılıp ayrılmıyor. Bunun yerine plastik bir deformasyona uğruyor ve hava yastıklarına benzer bir şekilde darbeyi emebiliyor. Belirli özelliklere sahip köpükler oluşturabilmeleri için araştırmacıların, en küçük molekülden kabarcığın kendisine kadar köpüğü her yönden anlaması gerekecek. Gaz ve sıvının veya gaz ve katı maddenin ayrı kabarcıklarda bir araya geldiği arayüz özellikle önem teşkil ediyor. Hangi moleküler bileşenler bu yüzeyi kararlı hale getirir? Buradaki moleküllerde hangi etkileşimler meydana gelir?
Araştırmacılar bu sorulara daha iyi yanıtlar vermeye başladığında, köpüklerin özelliklerini kontrol edebilen ve öngörebilen bir "moleküler alet çantası" oluşturma hedeflerine o kadar yaklaşacakalr. "Akıllı köpükler", geleceğin neler sunabileceğini gösteriyor. Bu köpükler, ışık gibi harici uyarıcılara tepki göstererek özelliklerini değiştirebiliyor. Braunschweig, kabarcığın yüzeyinde yer alan hareketli molekülleri kabarcığın negatif basınç altında genişlemesini ve köpük yapısında "hasar görmüş" hücreleri geçici olarak kapatmasını sağlayan kendinden iyileşen köpüklerde bunun önemli bir role sahip olabileceğine inanıyor. Akıllı köpükler de yalıtım materyallerinin geri dönüşümünde faydalı olabilir: "Artık ihtiyaç kalmadığında, bir köpük kolaylıkla katlanabilir. Geriye kalan materyal asıl hacminin sadece binde birine inebilir ve böylece kimyasal bileşenlere erişmek çok daha kolay olabilir."
Lezzetli sunumlar hazırlamak
Diğer yandan gıda sektörü, köpüğün tamamen farklı özellikleriyle ilgileniyor. Erlangen'deki araştırmacılar, "Son kullanım tarihine kadar kaliteyi sabit tutmak için köpükleri kullanmak mantıklı." diyor. Sektör, geleneksel gıda ürünlerine oranla çok daha yoğun bir tada sahip olmaları nedeniyle de köpüklerle ilgileniyor. Köpüklerin içerisinde yer alan kabarcıklar daha büyük bir yüzey alanı sağlıyor ve böylece aromaları daha kısa bir sürede ortaya çıkartıyor. Ve köpükler, söz konusu kalori olduğunda genelde hafif olmalarından dolayı sağlıklı beslenmeyi sevenlere hitap ediyor.