Karbon, yaşamın ve organik yapıların temelinde bulunan elementtir. Kendisi aynı anda dört başka atoma bağlanabilen bir yapıya sahiptir. Böylece son derece karmaşık yapılar oluşturabilir. Kömür de elmas da karbondan oluşur ama atom dizilişleri farklıdır. (Yeterince basınç ve ısı uygulayabilecekseniz siz de bir miktar karbon ile elmas yapabilirsiniz.)
Elmaslar hala daha dünyanın en sert ve güçlü materyallerinden birisi olsa da artık zirvede yalnız değil. Aslında, ondan daha güçlü olan altı madde var.
Onur Ödülü: Silikon Karbit
Silikon Karbit, genel olarak yapay yollarla elde edilse de bir mozanit formu olarak doğada bulunabiliyor. Doğal hali elmastan biraz daha güçsüz olan bu materyal, 1893’ten beri üretiliyor. Silikon karbitin yüksek basınç, düşük sıcaklıkla işlenmesi sonucunda güçlendirilmiş, elmastan güçlü bir materyal elde ediliyor. Bu dayanıklı materyal, yarı iletken olduğu için elektronikte de kullanılıyor.
Vürzit Boron Nitrit
Karbon yerine boron nitrit kullanılarak inşa edilen bu yapılarda, çeşitli değişik atom dizilimleri elde etmek mümkün oluyor. Özellikle altıgen ya da kübik yapıdaki versiyonu, elmastan daha serttir. Genelde volkanik patlamalardan sonra ortaya çıkan bu yapılardan çok az bulunabilmiştir. Piramitvari bir yapı oluşturdukları zaman bu materyaller, elmasa kıyasla %18 daha sert oluyorlar.
Lonsdaleit
Pokemon oyunlarındaki Moon Stone olmaya en yakın madde olan Lonsdaleite çok ilginç bir materyal. Karbonlarla dolu bir göktaşının atmosferden geçerken yalnızca dışı ısınır. Dünya’ya çarptıkları anda ise cismin içindeki basınç diğer doğal süreçlerin tamamından daha fazla olur. Bu nedenle de grafit, basınç altında kalarak kristalimsi yapı oluşturur. Altıgenimsi yapı oluşturan bu cisim, elmaslardan %58 daha sert hale gelebiliyor.
Dyneema
Spider-Man’in ağlarını bu dünyadaki bir malzeme ile yapacak olsaydık muhtemelen Dyneema’yı kullanırdık. Sudan hafif, çelikten 15 kat güçlü bu yapı, inanılmaz uzun molekül boyuyla dikkat çekiyor. Bilinen en güçlü termoplastik olan bu yapı, en güçlü fiber olarak da adlandırılıyor.
Paladyum Mikroalaşım Cam
Sertlik ve dayanıklılık aynı şey değildir. Sertlik, bir cismin ne kadar kuvvete karşı durabileceğiyken, dayanıklılık cismin ne kadar enerjiye kırılmadan, yapısı bozulmadan karşı koyabileceğidir. Seramikler sert ama dayanıksızdır. Elastik materyaller dayanıklıdır ancak sert değildir, güçsüz yapılardır. 2011 yılında geliştirilen bir materyal, fosfor, silikon, germanyum, gümüş ve paladyum kullanılan yeni bir yapı olarak dikkat çekti. Bu malzeme, tüm çelik türlerinden daha sert olmayı başardı. Kendisi aynı zamanda karbon temelli olmayan en sert yapı olarak da dikkat çekiyor.
Buckypaper
Karbon nanotüplerden oluşan bu kağıt çeşidi, 20. yüzyılın sonlarından bu yana biliniyor. Altıgen olarak bağlanan karbonlar, bilinen en dengeli yapılardan birini oluşturuyor. Çeliğin %10’u kadar bir ağırlığa sahip bu yapı, söz konusu sertlik olduğunda ise yüzlerce kat daha güçlü. Yanmayan, çok iyi bir termal iletken olan bu maddenin bilim, elektronik, askeriye ve biyoloji gibi alanlarda kullanımı mümkün.
Grafen
Altıgen karbon yapılarından olan Grafen, yalnızca 1 atom kalınlığıyla adeta iki boyutlu bir materyal olarak dikkat çekiyor. Tek bir grafen yaprağından oluşan yapılar gittikçe daha fazla alanda kullanılmaya ve milyonlarca dolarlık bir pazar oluşturmaya başladı. Hem elektrik iletmekte hem de ısı iletmekte çok başarılı olan bu yapı, ışığı tamamen geçiriyor.
Daha sert, daha güçlü materyaller üretme arayışı öyle kolay kolay bitecek bir yolculuk olmasa da bilim insanları şu anda hiç de fena bir noktada değiller gibi duruyor. Nanoteknoloji ve metamateryaller bize yepyeni bir dünyanın kapılarını açacak.
