Çelik ve plastik.
Altyapı ve teknoloji için çok önemli bu iki malzemenin
birtakım güçlü ve zayıf yanları mevcuttur.
Çelik sağlam ve serttir
fakat karışık şekiller vermek zordur.
Plastik neredeyse her şekli alabilirken
zayıf ve yumuşaktır.
En sert çelik kadar sağlam olan ve plastik gibi şekil alabilen
bir malzeme olsaydı güzel olmaz mıydı?
Doğrusu birçok bilim insanı ve teknolog,
metalik cam denilen ve bu iki malzemenin özelliklerini ve fazlasını taşıyan
nispeten yeni bir buluş hakkında heyecanlı.
Metalik cam, metal gibi parlak ve opak
ve yine metal gibi ısı ve elektriği iletebiliyor.
Ancak çoğu metalden çok daha sağlam.
Bu da yamulup bükülmeden büyük kuvvetlere dayanabileceği,
çok keskin neşterler yapılabileceği,
çok sağlam elektronik kasalar, menteşeler, vidalar yapılabileceği anlamına geliyor.
Liste uzayıp gidiyor.
Metalik camların, elastik enerjiyi muhafaza etmek
ve serbest bırakmak konusunda da inanılmaz bir yeteneği vardır.
Bu da mükemmel spor ekipmanları yapmayı mümkün kılıyor.
Tennis raketleri, golf sopaları ve kayaklar gibi.
Metalik cam, aşınmaya karşı dayanıklı
ve tek bir kalıplama aşaması ile
ayna gibi yüzeylere sahip kompleks şekiller alabilir.
Oda sıcaklığında sağlam olsa da
sıcaklığın birkaç yüz derece artması durumunda
ciddi şekilde yumuşayabilir
ve istenilen şekli kolayca alır.
Soğuduğunda sağlamlığını geri kazanır.
Peki bu müthiş özellikler nereden geliyor?
Esas itibariyle bu, metalik camın eşsiz atomik yapısıyla mümkün oluyor.
Çoğu metal, katılar gibi kristal yapıya sahiptir.
Yani her bir atomu görebilecek kadar yaklaştırabilseydiniz
madde boyunca deseni tekrar eden bir düzende sıralandıklarını görürdünüz.
Buz, elmas ve tuz kristal yapıdadır.
Eğer bu malzemeleri yeterince ısıtır ve eritirseniz
atomlar özgürce salınabilir ve rastgele hareket edebilir
fakat tekrar soğuttuğunuzda
atomlar, kristal yapıyı tekrar kurarak kendilerini yeniden düzenler.
Peki ya ergimiş metali
atomların katı hâldeyken bulundukları yerlerini
tekrar bulamayacakları bir hızda soğutursak
ve sıvının kaotik, karmaşık yapısına sahip bir katı elde edersek?
İşte metalik cam bu.
Çoğu metalin aksine bu yapıda tane sınırı yok,
bu bir avantaj.
Tane sınırı, materyalin zayıf yönü.
Materyali, çizilmeye ve aşınmaya karşı duyarlı hâle getiriyor.
İlk metalik cam, 1960'ta altın ve silikondan yapıldı.
Yapımı kolay olmadı.
Metal atomu çok çabuk kristalleştiğinden
bilim insanlarının, alaşımı çok hızlı soğutmaları gerekiyordu,
saniyede yaklaşık bir milyon santigrat derece,
çok küçük damlacıkları soğuk metal levhalara çarptırarak
veya çok ince şeritler hâlinde döndürerek.
O zamanlar metalik cam en çok iki ya da üç haneli mikron kalınlıktaydı
ki bu da çoğu uygulama için fazla inceydi.
O zamandan günümüze bilim insanları sorunu şu şekilde çözdü:
birbirine karışan ama birlikte kolay kristalleşmeyen
birkaç metali karıştırırsanız
genellikle farklı atomik boyutlara sahip olduklarından dolayı
karışım çok daha yavaş kristalleşir.
Yani çok hızlı soğutmanıza gerek kalmaz,
böylece daha kalın olabilir,
mikrometre yerine santimetre kalınlığında olabilir.
Bu malzeme, dökme metalik cam veya DMC olarak adlandırılır.
Günümüzde yüzlerce çeşit DMC mevcut.
Öyleyse neden köprüler ve arabalar bundan yapılmıyor?
Mevcut olan çoğu DMC, paladyum ve zirkonyum gibi
pahalı metallerden elde ediliyor
ve ciddi anlamda saf olması gerekiyor
çünkü herhangi bir katışık, kristalleşmeye sebep olabilir.
Bu yüzden DMC gökdelen veya uzay gemisi aşırı pahalı olurdu.
Ayrıca sağlam olmasına rağmen
yük dayanımı gerektiren uygulamalar için yeterince güçlü değil.
Gerilim yükseldiği zaman hiçbir belirti göstermeden kırılabilir.
Bu durum, örneğin bir köprü için uygun değildir.
Ancak mühendisler DMC'yi daha ucuz malzemelerden üretmeyi
ve daha güçlü hâle getirmeyi buldukları zaman
bu süper malzeme için hiçbir sınır kalmayacak.