Çelik kadar güçlü, pamuk kadar hafif
İlk sayımızda bilim ve teknoloji alanındaki yazımızın kimya bilimi ve özellikle polimerler alanında değerli çalışmaları ile tanınan bir bilim insanı üzerine olmasını ve bu bölümü Stephanie Kwolek’e ayırdık.
Stephanie Kwolek, 1923 yılında Amerika’nın Pennsylvania eyaletinde doğdu. Kimya alanında lisans eğitimini tamamladıktan sonra, DuPont adlı ünlü kimya şirketinde araştırmacı olarak çalışmaya başladı. DuPont’ta geçirdiği kariyeri boyunca, polimerler ve sentetik lifler üzerinde çalışarak önemli keşiflere imza attı.
Bu süreçte Kwolek’in en önemli keşiflerinden biri, aramid liflerin keşfi oldu. Aramid lifler, yüksek mukavemetli ve hafif malzemelerdir ve genellikle zırh, havacılık malzemeleri ve diğer yüksek performanslı uygulamalarda kullanılırlar. En ünlü aramid lifi, Kwolek’in keşfettiği ve DuPont tarafından ticari olarak pazarlanan Kevlar’dır. Kevlar, dayanıklılığı ve hafifliği nedeniyle birçok farklı endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır, özellikle de balistik yeleklerde ve lastiklerde.
Stephanie Kwolek kariyeri boyunca yaptığı başarılı çalışmaları, malzeme bilimi ve endüstriyel uygulamalar açısından büyük bir etki yaratmıştır. Bu durum ona başta Amerikan Ulusal Teknoloji Madalyası ve Amerikan Kimya Derneği tarafından verilen Priestley Madalyası olmak üzere birçok değerli ödül kazandırmıştır. Kwolek, bilime ve endüstriye önemli katkıları nedeniyle saygıyla anılan bir bilim insanı olarak hatırlanmaktadır.
Gelin hep birlikte Kwolek’ in kariyeri boyunca polimerler ve sentetik lifler üzerinde yaptığı önemli çalışmaların biraz daha detayına inelim;
Aramid Lifler: Kwolek’in bilime en önemli katkılarından biri, aramid liflerin keşfidir. 1965 yılında, Kwolek ve ekibi aramid liflerin sentezlenmesi sırasında beklenmedik bir sonuç elde ettiler. Normalde, bu şartlar altında üretilen bir polimer sıvısı, klasik tekstil liflerine dönüştürülürdü, ancak Kwolek’in keşfi, beklenmedik bir şekilde bu sıvının yoğun bir şekilde karbonlaşmasını sağladı ve sonuç olarak çok güçlü bir lif elde edildi. Bu lifler, Kevlar adıyla ticari olarak pazarlandı ve birçok endüstriyel uygulamada kullanıldı.
Poliamid Araştırmaları: Kwolek, DuPont’ta poliamidler üzerinde yoğun bir şekilde çalıştı. Poliamidler, genellikle dayanıklı ve esnek liflerin temelini oluşturan bir tür polimerdir. Kwolek’in poliamidler üzerinde yaptığı araştırmalar, sentetik liflerin özelliklerini anlamada ve geliştirmede önemli bir rol oynadı.
Yeni Malzemelerin Geliştirilmesi: Kwolek, polimerlerin ve sentetik liflerin endüstriyel uygulamalarını genişletmek için yeni malzemelerin geliştirilmesine de katkıda bulundu. Bu çalışmalar, yüksek performanslı malzemelerin, özellikle de savunma ve endüstriyel güvenlik alanlarında, kullanımını artırmaya yardımcı oldu.
Stephanie Kwolek’in DuPont’taki çalışmaları, polimer biliminin ve endüstriyel malzeme mühendisliğinin gelişimine önemli katkılarda bulunmuştur. Bu çalışmalar, günümüzde hala birçok farklı endüstride kullanılan yüksek performanslı malzemelerin temelini oluşturmuştur.
İşte tam da bu noktada polimer işleme makinelerine ihtiyaç duyulmaktadır. Yüksek performanslı malzemelerin üretiminde önemli bir rol oynayan bu makineler, polimer hammaddelerin eritilip şekillendirilmesi sürecini gerçekleştirir ve çeşitli şekil ve yapıdaki ürünlerin üretilmesine olanak tanır.
Stephanie Kwolek’in keşfettiği Kevlar gibi aramid lifler, çift vidalı polimer ekstrüderlerinde işlenerek farklı endüstrilerde kullanılan yüksek performanslı malzemelerin üretiminde önemli bir rol oynar. Bu ekstrüderler, aramid 
liflerin eritilmesi ve geliştirilerek son ürünlerin istenen mukavemet ve dayanıklılık özelliklerine sahip olmasını sağlar.
Yüksek mukavemetin yanında hafif olması istenen malzemelere örnek olarak savunma endüstrisinde kullanılan balistik yelekler ve çeşitli endüstri alanlarında kullanılan kompozit malzemeleri verebiliriz.
Uygulama Örnekleri
- Balistik Yelekler: Savunma endüstrisinde kullanılan balistik yelekler, aramid liflerin doğru şekilde işlenmesiyle üretilir. Plastik işleme makineleri, aramid liflerin eritilmesi ve uygun bir matris içine dökülmesi sürecini yönetir. Bu sayede yelekler, yüksek mukavemet ve darbe direnci sağlayacak şekilde üretilir.
- Kompozit Malzemeler: Otomotiv başta olmak üzere çeşitli alanlarda kullanılan hafif ve güçlü kompozit malzemelerin üretiminde de plastik işleme makineleri önemli bir rol oynar. Örneğin, aramid lifler veya karbon fiberler gibi yüksek mukavemetli lifler, polimer matris içine yerleştirilerek kompozit malzemeler oluşturulur. Çift vidalı ekstrüderler ise bu lifleri polimer matris içine yerleştirme işlemini gerçekleştirir.
Tüm bu anlatılanlar çift vidalı polimer ekstrüderlerinin, yüksek performanslı malzemelerin üretimindeki önemini daha detaylı bir şekilde göstermektedir. Stephanie Kwolek’in keşfettiği aramid lifler gibi malzemelerin, bu ekstrüderler aracılığıyla işlenerek çeşitli endüstrilerde kullanılan ürünlerin üretiminde kritik bir rol oynadığı görülmektedir.
Hazırlayanlar: Aslan Yılmaz, Mertcan Yazgan