En dayanıklı birleştirme aracı

Yapıştırılmış bir otomobili asla kullanmam mı diyorsunuz? Belki şu anda birini kullanıyorsunuzdur bile...
Sümerler, süsleme amacıyla, ahşap ve altını reçine ve karasakızla yapıştırıyorlardı. Gutenberg'in baskı makinesinde basılan İncil'lerin yapıştırılmasında, kazein (ekşi sütten kireç yardımıyla üretilen ve soğuk olarak kullanılan ahşap yapıştırıcısı) ve balık tutkalı kullanılmıştı. Biz, mobilyalarımızın parçalarını tutturmak ve duvarlara dekoratif kâğıtlar yapıştırmak için tutkal ve zamk kullanıyoruz. Yapışkanlardan mitolojide de söz ediliyor. Havada uçmaya çalışan İkaros, özel hazırladığı kanatların yapımında balmumu kullanmıştı. Suya yakın uçtuğu sürece bir sorun yaşamamış, ancak güneş ışınlarının yoğun olduğu yerlere gelince mum erimişti.



Yani, her ne kadar yapıştırma işleminin nasıl gerçekleştiği uzun süre açıklanamasa da, bu, eski bir teknik kültür. Kimyagerler ve fizikçiler bu gizemi çözmek için, çalışmalara ancak 130 yıl önce başladılar. Çünkü, endüstri sürekli daha güçlü ve daha hızlı yapıştırıcılar talep etmeye başlamıştı. Bu nitelikler, özellikle de seri üretilen maddelerin paketlenme işlemi için çok önemli. Bilim adamları, zamanla yapıştırıcıların, kutu etiketi yapıştırmak, ayakkabı ile tabanını birleştirmek ya da banyoya fayans döşemekten daha çok işlevi olduğunu keşfettiler. Yüksek teknolojili kimya laboratuvarlarında üretilen çağdaş yapıştırıcılar, bugün dev Airbus A380 tipi uçağın gövdesini, yeni 7 serisi BMW'lerin karoserlerini, hatta ameliyathanelerde kopmuş damarları birbirine tutturuyor. Ve 1 saniyede, içi tütün ile dolu 300 küçük kâğıt tabakasını yapıştırarak sigaraya dönüştürüyor: Bu, dakikada 54.000 sigara paketi anlamına geliyor.

Yapıştırıcıların görevi, uzmanların "substrat" olarak adlandırdıkları herhangi iki parçayı birleştirmek. Çıplak gözle bakıldığında bu iki parçanın yüzeyleri pürüzsüz gibi durur; ancak, mikroskop altındaki görünümü pürüzlü ve çatlaktır. Cilalanmış yüzeylerde bile, hiç yoksa birkaç yüz nanometrelik (milimetrenin milyonda biri) pürüzlere mutlaka rastlanır. Bu iki yüzey, üst üste getirildiği zaman, sadece birkaç noktada birbirlerine temas ederler, onun dışında iki parçanın arasında boşluklar ve kavisler bulunur. Temas ettikleri noktalara, iki parçanın molekülleri arasındaki doğal çekim kuvveti, yani adhezyon kuvveti etki eder. Bu kuvvet, yazı yazarken tebeşirin tahtaya ya da tozların duvara yapışmasını sağlar. Yapıştırıcılarda da gözlenen bu aynı kuvvet şöyle işliyor: Yapıştırıcı, boşluklar ve kavisler arasına akıyor, buraları dolduruyor ve iki parçanın pürüzlü yüzeyinde birbirine temas etmeyen bölgeleri birbirine bağlıyor. Yapıştırıcı madde ve iki alt yüzeyin molekülleri arasında karşılıklı olarak büyük bir yapıştırma kuvveti doğuyor. Ancak bu etkinin ulaşma mesafesi çok küçük, yaklaşık 0,5 nanometreden daha az. Yüzeyler arasındaki temas alanı büyüdükçe, adhezyon kuvveti de artıyor. Bu nedenle, yüzeylerdeki mikroskobik pürüz, iyi bir yapışmanın temel ön koşulu...