Kendini Temizleyen Beton Binaların Ömrünü Uzatıyor
2000 yıldan uzun bir süre önce Romalılar bugün çimento bazlı beton olarak bildiğimiz malzemeyi icat etti. Dünyadaki en önemli yapı malzemelerinden biri, aynı zamanda çevresel risklere de en dayanıksız olanıdır.
Havaya, yağmura ve kirliliğe uzun süre maruz kaldığı zaman, beton yapılar kirlenir, solar ve çatlamaya başlar ama bilim insanları binaları güvende tutacak geleceğin betonunu keşfetti.
Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesinden Prof. Xu Xin, malzemenin yüzeyinin suyu emebildiğini söyledi. Su tutma yetisi azaltılırsa çimento hidrofobik olur.
Hidrofobik “suya karşı duyulan korku” demektir. Hidrofobi, bir molekülün sudan kaçınma özelliğidir. Bu gibi yüzeyler nilüfer yapraklarından böcek kanatlarına kadar doğada birçok yerde bulunmaktadır. Özel bünyeleri ve kimyasal yapıları sayesinde hem suya hem de toz ve kirleticilere karşı koyabilir.
Bilim insanları bu gibi süper hidrofobik yüzeyleri kıyafet ve ayakkabı gibi günlük kullanılan eşyalar için laboratuvarlarda taklit edebildi. Bu ürünlerin merkezinde PDMS (Polidimetilsiloksan) olarak bilinen son derece su geçirmez bir silikon polimer var.
Xu, CGTN (Çin Küresel Televizyon Ağı) ile konuşurken “PDMS, toplu üretilebilen ve yüzeylerde koruyucu bir katman olarak kullanılabilen bir sanayi ürünüdür.” dedi.
Peki, PDMS polimer nasıl koskoca binaları su geçirmez hâle getirebiliyor? Boya yaparmışçasına duvarlara sürmek yetmiyor, zira üst katmanlar zamanla yıpranıyor.
PDMS’i çimento ile birleştirirsek ne olur?
“PDMS çimentoyla birleştirilirse veya bütün bir binayı kaplarsa eşit dağıtım gibi sorunlar ortaya çıkmaz ancak PDMS’de meydana gelen ayrışma, çatlaklara sebep olur.”
Peki, PDMS polimeri nasıl etkili bir şekilde çimento ile karıştırabiliriz?
Xu, suya dayanıklı materyal için en uygun taşıyıcının yağ olduğunu belirtti fakat yağ ve suyun karışmadığını hemen hepimiz biliyoruz.
Peki, bu karışımdan nasıl kendini temizleyen beton elde edilir?
Yaz tatlısı olan dondurma örneği ile bu açıklanabilir çünkü yağ ve su arasındaki birlikteliğin en güzel örneğidir. Bu birlikteliğe emülsiyon da deniliyor. Süreç şu şekilde işliyor: Emülsiyonlaştırıcılar kullanılarak sıvı karışımları birleştiriliyor ki ayrılamasınlar. Yani yağ ve suyun birleşemediğini söyleyenler çok da haklı değil, biraz yardımla birleşebilir.
Emülsiyonlaştırma sonucu ne olur? Suda çok miktarda minik yağ damlaları ortaya çıkar. Xu, bu karışıma çimento eklenip karıştırılabileceğini söylüyor.
Artık hidrofobik partikül taşıyan o yağ damlaları sulu harcın her yerine karışmış durumdadır. Bu harç kurutulup ısıtıldığı zaman içindeki damlacıklar buharlaşıp arkalarında hidrofobik polimer gözenekler bırakır.
İşlemin sonucunda ortaya yeni, hafif ve su geçirmez bir beton çıkacaktır.
Bu beton toz partikülleri ve su dışında süt, bira, soya sosu, kahve, renkli su gibi başka sıvıları da yüzeyinden uzak tutabilecektir. Yüzeyinden içine kadar malzeme süper hidrofobik özelliğini ufalanıp toz hâline getirildikten sonra bile koruyor.
Normal betonların gözenek boyutu aşağı yukarı bir milimetredir. Xu’nun takımı bu boyutu 50 kat daha küçük bir hâle getirmeyi başardı. Gözeneklerdeki bu küçülme sayesinde ısı direnci ve ses emiciliği gelişmiş oldu.
Normal betonlar sertleşip dayanım kazanması için kür sürecinden geçer, bu süreç boyunca birkaç gün ıslak kalsın diye suda bırakılır ancak konu bu yeni beton olduğu zaman işler değişiyor: Süper hidrofobik yüzey oluştuğu zaman bu betona su eklemek imkânsız hâle gelir fakat bu her an değişebilir. Malzeme normal betonların geçtiği kür sürecinden geçip hem daha güçlü hem de daha verimli olabilsin diye araştırmacılar şimdi de su eklemeyi mümkün kılmaya çalışıyor.
Bilim insanları kendini temizleyen malzemeye tıbbi bir ekleme yapmaya da çalışıyor, bu sayede bu malzeme hem suya hem kire hem de bakterilere karşı koyabilecek hâle gelebilir.
Nemli yüzeyler bakterilerin üremesi için mükemmel bir yerdir. Yüzey kuruysa mikrop üreme ihtimali az olur. Xu, bu betonun pratik uygulamalarını geliştirmek istiyorlarsa bilim insanlarının daha yolun başında olduklarına inanıyor.
