Güney Kore’den bilimciler titanyum’la aynı ağırlık ve güçlülük oranına sahip yeni bir çelik alaşımı buldu, üstelik bu yeni alaşım 10 kat daha ucuza üretilebiliyor. Biliyorsunuz, titanyum jet motorları, füzeler, uzay araçları ya da medikal implantların yapımında kullanılan çok güçlü bir metal.
Populer Mechanics’den bilim yazarı William Herkewitz’e göre, bu yeni tür metali geliştirmek için, Pohang Bilim ve Teknoloji Üniversitesinden bir araştırma ekibi, yıllardır bilimcileri şaşkına çeviren, malzeme sorununun üstesinden geldi. Herkewitz, “Sovyet araştırmacılar, 1970’lerde, inanılmaz güçlü ve hafif metal yapabilmek için çeliği yaratırken karışıma alüminyum eklemeyi keşfetmişti; ama bu yeni çelik kaçınılmaz biçimde kırılgandı. Çeliğin dayanıklılık sınırlarını erişmek için aşırı güç harcamak gerekir, ama bunu bir kez başardığınızda çelik bükülmek yerine kırılır.” diyor.
Sorun çeliğin kendisinin çok güçlü ve çok ucuz; ama aynı zamanda aşırı ağır olması. Yani, hava taşıtlarının yapımında kullanışlı değil, ayrıca araba üretim sektöründe yükselen bir malzeme olarak beğenilirken, bütün bu ağır çeliği desteklemeye çabaladığınızda yakıt verimliliğini bekleyen insanlar için bu neredeyse mümkün değil. The Economist’e göre, 1995 – 2011 yılları arasında, hafif taşıt ortalamasındaki çeliğin ağırlığı yüzde 68,1’den 60,1’e düştü; ayrıca bu düşüş sürecek.
Öyleyse çeliği onu daha hafif yapacak bir malzeme ile karıştırmaya gereksinme var ve en belirgin aday alüminyum. Çünkü çok hafif ve ucuz. Buradaki sorun şuydu ki, alüminyum ve çeliği karıştırdığınızda (demir, alüminyum ve karbon alaşımı), alüminyum ve demir atomlarının bazen garip bir şekilde eriyerek birleşebiliyor, B2 olarak anılan yoğun, kristal yapılar oluşabiliyordu. Ayrıca, bu yapılar çok güçlü ama çok kırılgandı. Bilimciler kırılganlığı azaltmaya yardımcı olmak üzere karışıma manganez eklemeye çalıştı, ama yeterli olmadı.
Sonra, malzeme bilimci ve baş araştırmacı Hansoo Kim’in aklına bir fikir geldi: Alüminyum –çelik alaşımının yapısına, nano ölçekte müdahale etmek.
Kim, Populer Mechanics’den Herkewitz’e özgün düşüncesinin B2 kristallerinin oluşumunu bir şekilde tetikleyebilirse bunları çeliğin içinde dağıtabilmek olduğunu söyledi. Böylece Kim ve ekibi, B2 kristallerini hareket ettirebilir ve bunları ötekilerden ayırabilirlerse alaşım yapısının geri kalanı boşluklarla dolabileceğini ve onları parçalara ayrılmaktan koruyabileceğini farketti.
The Economist’in bildirdiğine göre, bunu başarmanın anahtarı bir nebze nikel eklemekti: “Nikel, birkaç nanometre boyunca B2 kristallerini oluşturmak üzere, bir miktar alüminyumla tepkimeye girer. Metal tavlandığında (bir ısıl işlem biçimi), bu kristaller çelik taneciklerinin hem arasında hem de içinde şekillenir. B2 kristalleri paylaşıma karşı dirençlidir, yani yeni malzeme üzerine bir kuvvet uygulandığında kırılmaz. Bu, güçlendirici dolgunun içindeki ince çatlakların yayılmasını durdurur.”
Çalışmanın sonuçlarını Nature’da yayınlayan araştırma ekibi, dünyadaki öteki malzeme bilimcilerin, pazarda boy gösterecek yeni harika alaşımların üretilebilmesi için, kendi yöntemlerini kullanacaklarını umuyor. Ekip, şu sıralarda dünyanın en büyük çelik üretici POSCO ile “süper çelik” üretim bandının kurulması üzerine görüşmelerini sürdürüyor.