Bilim İnsanları Kağıdın Kendi Kendini Eşsiz Biçimlere Katlamasını ve Geri Açılmasını Mümkün Kılan Bir Prosedür Keşfetti

Kağıt, yazı yazmak, baskı yapmak, ambalajlamak ve el işi yapmak üzere birçok emelle kullanabildiğimiz bir eser. Pekala ya kağıtlar yalnızca mürekkep tutmaktan ya da katlanarak hal vermekten daha fazlasını yapabilseydi? Ya kağıt kendini algılayabilen, harekete geçirebilen ve bağlantı kurabilen akıllı objelere dönüştürebilseydi? Bu kulağa bilim kurgu üzere gelebilir, lakin Çin’den bir küme araştırmacı kısa bir müddet evvel kağıdı sıvı metalle kaplayarak ona gibisi görülmemiş yetenekler kazandıran yeni bir yol geliştirdi.

Oda sıcaklığında yahut biraz üzerinde sıvı halde kalan bir metal çeşidi olan sıvı metal; yüksek iletkenlik, düşük akışkanlık ve kendi kendini güzelleştirme üzere birçok özelliğe sahip. Sıvı metal; devreler, sensörler ve aktüatörler üzere esnek ve gerilebilir elektronikler oluşturmak için kullanılabiliyor.

Ancak, sıvı metalin kağıda yahut öbür alt katmanlara uygulanması biraz sıkıntı zira sıvı metal damlacıklar oluşturma eğilimindedir ve bir yapıştırıcı olmadan uygun yapışmaz, bilim insanları da bunu baypas etmenin bir yolunu buldu

Tsinghua Üniversitesi’nden Bo Yuan liderliğindeki araştırmacılar, bizmut, indiyum ve kalay oksitten (BiInSn) oluşan özel bir alaşım kullanarak bu meseleye bir tahlil buldular. Bu alaşım, galyum yahut ötektik galyum-indiyum (EGaIn) üzere öteki sıvı metallerden daha yüksek bir erime noktasına sahip, bu da damlama yahut yayılma olmadan katılaştırılabileceği ve kağıda damgalanabileceği manasına geliyor. Alaşım ayrıyeten havaya maruz kaldığında oksitlenmiyor, bu da onu daha kararlı ve yapışkan hale getiriyor.

Kağıdı BiInSn ile kaplamak için araştırmacılar evvel alaşımı bir potada eritti ve silikon bir kalıba döktü. Daha sonra kalıbı bir kağıt kesimi üzerine orta basınç ve süratte bastırdılar. Sonuç, kağıt yüzeyinde ince ve düzgün bir sıvı metal tabakası oldu. Araştırmacılar, çift taraflı bir kaplama oluşturmak için bu süreci kağıdın her iki tarafında da tekrarladılar.

Kaplanmış kağıt dikkate paha özellikler gösterdi. Elektriği ve ısıyı iletebiliyor, bu da LED’leri ve dirençleri aydınlatmasını sağlıyordu. Ayrıyeten dokunma, basınç ve sıcaklık değişikliklerini de algılayabiliyordu. Dahası, harici bir manyetik alan uygulayarak kendini farklı hallere katlayabiliyordu. Araştırmacılar bunu, kaplanmış kağıttan bir origami küpü yaparak gösterdiler. Küpü açıp bir mıknatısın yanına yerleştirdiklerinde, kağıt bizatihi katlanarak yepyeni haline geri döndü.

Hayatımıza akıllı kağıtlar mı giriyor?

Araştırmacılar, usullerinin çeşitli fonksiyonları yerine getirebilen akıllı kağıt aygıtlar yaratmak için yeni imkanlar sunabileceğine inanıyor. Örneğin, hareket edebilen ve etraflarıyla etkileşime girebilen kağıt tabanlı robotlar, renk ve desen değiştirebilen kağıt tabanlı ekranlar ve sıhhat ve etraf şartlarını izleyebilen kağıt tabanlı sensörler öngörüyorlar.

Yöntem tıpkı vakitte kolay ve ölçeklenebilir, yani akıllı kağıt eserlerinin büyük ölçekli üretimine uygulanabilir. Araştırmacılar, sistemlerinin kalınlığı, dokusu yahut rengi ne olursa olsun her cins kağıdı sıvı metal ile kaplayabileceğini sav ediyor. Ayrıyeten kâğıt dışındaki başka gereçlerin de birebir teknik kullanılarak sıvı metalle kaplanabileceğini öne sürüyorlar.

(22 Haziran 2023 tarihinde Cell Reports Physical Science mecmuasında yayınlanan araştırmaya buradan ulaşabilirsiniz.)