ZÜRİH– İsviçre’de bilim insanları, uçakların üretiminde kullanılan ve bugüne kadar geri dönüştürülmesi oldukça zor olan kompozit malzemelerin yeniden kullanılabilmesini sağlayacak yeni bir teknoloji geliştirdi. İsviçre Federal Malzeme Bilimi ve Teknolojisi Laboratuvarları’nda (EMPA) yürütülen çalışma kapsamında geliştirilen yeni kompozit malzemenin, hafif, dayanıklı ve yangına karşı dirençli olmasının yanı sıra kullanım ömrünün sonunda geri dönüştürülebilmesi hedefleniyor.
Uçak ve tren gibi ulaşım araçlarının üretiminde kullanılan malzemelerin aynı anda hafif, sağlam ve alev geciktirici özelliklere sahip olması gerekiyor. Ancak bu özellikleri bir arada sunan geleneksel kompozit malzemelerin geri dönüştürülmesi uzun süredir önemli bir sorun oluşturuyor. Kullanım ömrünü tamamlayan bu malzemeler çoğu zaman çöplüklere gönderiliyor veya yakılarak bertaraf ediliyor.
EMPA araştırmacılarının geliştirdiği yeni malzeme ise birden fazla katmandan oluşan özel bir kompozit yapı içeriyor. Malzemenin merkezinde ısıya dayanıklı aramid petek yapı bulunuyor. Bu çekirdek, cam elyafı veya karbon elyafından oluşan katmanların arasına yerleştiriliyor. Katmanları birbirine bağlamak için ise epoksi reçine kullanılıyor.
Geleneksel epoksi reçinelerinin en önemli sorunlarından biri, sertleştikten sonra yeniden eritilememesi veya kolayca çözülememesi. Bu nedenle bu reçinelerle üretilen kompozit malzemelerin kullanım ömrü sona erdiğinde geri kazanılması oldukça güç oluyor.
EMPA ekibi bu sorunu çözmek için epoksi reçineye fosfor içeren özel bir molekül ekledi. Araştırmacılara göre bu katkı maddesi malzemenin alev geciktirici özelliğini artırırken aynı zamanda geri dönüştürülebilmesini de mümkün hale getiriyor. Reçine sertleştikten sonra, belirli koşullar altında yeniden yumuşatılabiliyor ve farklı bir şekle dönüştürülebiliyor.
Malzemenin tüm bileşenleri geri kazanılabiliyor
Projenin temel hedeflerinden biri, kompozit malzemenin yalnızca bir bölümünü değil, mümkün olduğunca tüm bileşenlerini geri kazanabilmek. Araştırmacıların geliştirdiği yöntem kapsamında malzeme, ısı ve özel bir çözücü kullanılarak bileşenlerine ayrıştırılabiliyor.
Bu işlem sayesinde kompozitin içerisinde bulunan aramid petek yapı ile cam veya karbon elyafları yeniden elde edilebiliyor. Böylece malzemenin tamamının yakılması veya doğrudan çöpe gönderilmesi yerine, farklı bileşenlerin yeniden kullanılması mümkün hale geliyor.
EMPA araştırmacıları, geliştirdikleri yeni kompozitin mevcut yangın güvenliği gerekliliklerini karşıladığını ve geleneksel epoksi reçine kullanılan malzemelere kıyasla mekanik özelliklerinin neredeyse aynı seviyede olduğunu belirtiyor.
Araştırmacılar için bir sonraki aşama ise yeni malzemenin üretim ve geri dönüşüm süreçlerini laboratuvar ölçeğinden daha büyük bir seviyeye taşımak. Bu kapsamda hem üretim yöntemlerinin hem de geri dönüşüm işlemlerinin daha geniş ölçekte uygulanabilir hale getirilmesi üzerinde çalışılacak.
Yeni teknolojinin kullanım alanının yalnızca havacılıkla sınırlı kalması da beklenmiyor. EMPA araştırma ekibi, geliştirilen geri dönüştürülebilir kompozit malzemenin enerji sektörü ve inşaat gibi farklı alanlarda kullanılıp kullanılamayacağını da araştırıyor.
Proje, sanayi ortağı Elantas ile iş birliği içerisinde yürütülürken, çalışma Innosuisse tarafından destekleniyor. Geliştirilen teknoloji, özellikle uçak ve tren gibi yüksek performanslı ve hafif malzemelerin gerekli olduğu sektörlerde, kompozit atıkların azaltılması ve malzemelerin yeniden ekonomiye kazandırılması açısından yeni bir seçenek oluşturabilir.
