Nano mimarlık!

Teknolojik devrim niteliğindeki nanoteknolojinin nanomimarlığa katkılarını anlatan Dr. Öğr. Üyesi Miray Gür, geleneksel malzemelere kıyasla özgün niteliklere sahip nanomalzemelerin yapılardaki avantajlarını örnekler üzerinden değerlendirdi...

21'inci yüzyılın en önemli teknolojilerinden olan nanoteknoloji nedir? Hangi alanlarda kullanılıyor?
Nanoteknolojinin tanımlanmasında öncelikle "nano" kelimesinin ifade ettiği anlama değinilmelidir. "Bir fiziksel büyüklüğün milyarda biri" olarak tanımlanan nano kelimesinin ölçüsünü ifade etmek için genellikle saç teli örneği kullanılmaktadır. Buna göre metrenin milyarda biri kadar uzunluğa sahip olan 1 nanometre, bir saç teli kalınlığının 10 binde biri kadar kalınlıktadır.

Nanoteknoloji ise atom ve moleküllerin sözü edilen en küçük birimlerinin ifade edilmesi yönünde kullanılmakta ve maddelerin en küçük yapı taşını oluşturan atomlar üzerinde deneyler yapmakla ilgilenmektedir. "Nano" yapı taşlarının deneyler aracılığıyla çalışıldığı bu teknolojik platform, farklı bilim ve uzmanlık alanlarından insanların,
hayatın kolaylaştırılması ve hızlandırılması amacıyla birtakım sorunlara çözüm üretebilecek buluş ve keşifleryapmalarını hedeflemektedir. Bu deneyler, maddeyi atomik boyutuyla kontrol etmek amacı gütmekte; atomların birleştirilmesi, mevcut moleküllerin değiştirilmesi gibi yöntemlerle yeni maddeler oluşturulmasını amaçlamaktadır. Nanoteknolojiye farklı alanlardan duyulan ilgiyi artıran bu hedef, birtakım problemlere çözüm geliştirir, zaman, enerji ve para tasarrufu sağlar, ürün ve yaşam kalitesini artırır.

"TÜM ENDÜSTRİ KOLLARI NANOTEKNOLOJİDEN YARARLANIR"

TOKİ Dergi'de yer alan habere göre; Nitekim mevcut moleküllerin değiştirilmesi veya doğada var olan yapıların üretilebilmesi, çoğaltılması veya yeni maddelerin üretilmesi gibi heyecan ve ilgi uyandıran olası keşifler, bilimde yeni gelişmelere potansiyel oluşturmaktadır. Nanoteknolojiyle üretilen nanometre ölçekli yapılar, cihazlar ve sistemler; bilgisayar teknolojileri, elektronik, savunma sanayisi, havacılık ve uzay, tıp, tekstil, ziraat, biyoloji, mimarlık, malzeme ve inşaat teknolojileri gibi çeşitli uzmanlık alanları ve sektörlerde kullanılmakta ve geliştirilmektedir. Günlük yaşantımızı kolaylaştıran teknolojik aletlerin gittikçe küçülmesinde nanoteknolojik gelişmelerin payı büyüktür.

Multidisipliner bir çalışma alanı olan ve geniş bir uygulama alanına sahip nanotekno-loji, bazı bilim dallarında daha fazla öne çıkmaktadır. Nanoteknoloji, biyoloji ve fizik alanında ortaya çıkardığı önemli gelişmelerle farklı bilim dallarına katkı sağlamakta, endüstriyel ülkelerin rekabetinde ivme kazandıran bir güç olarak teknolojik bir devrim niteliği taşımaktadır. Güncel durumda neredeyse tüm endüstri kollan inovatif ve yaşam kalitesini artıran nanomalzemelerden ve nanoteknolojiden yararlanmaktadır.

Çalışmanızda "nanomimarlık" kavramından bahsediyorsunuz. Nanoteknolojinin mimarlığa etkisi ve yapı sektörüne getirdiği yenilikler neler?
Nanomimarlık anlamında nanoteknolojinin mimarlığa olan katkıları; yapı ve tasarım alanlarındaki uygulamalar, sürdürülebilirlik ve yeşil bina üretimi, restorasyon uygulamaları ve bilişim aracılığıyla bilgi ve teknoloji entegrasyonuna kadar farklı ölçeklerde görülmektedir. Yapı üretiminde en yaygın kullanılan ve nanomimarlık ortamında geçmişi en eski olan uygulama alanının nano malzemeler olduğunu belirtmek mümkündür.
Yapı ve tasarım alanında hem altyapı hem de bina üretiminde nanoteknoloji yer almaktadır. Nanoteknoloji otoyol ve köprü uygulamalarında beton ya da çelik kompo-zit nano malzemeler performansın artırılmasına yönelik uygulanırken, akıllı yapılar üretilmesinde nanomalzemelerin yanı sıra cihaz teknolojilerinden de faydalanılmaktadır.

NANOMALZEMELERİN UYGU LAMA ALANLARI

Nanomalzemeler farklı amaçlarla beton, çelik veya seramik kompozit malzemeler, boya veya kaplamalar olarak karşımıza çıkmaktadır. Nanoteknolojik malzemeler boya veya yüzey olarak kendi kendini temizleme (kirlenmeyen, parmak izi tutmayan, çizilmeyen, aşınmayan, antibakteriyel yüzeyler dâhil), UV ışınlarından korunma, ısı, koku ve hava kalitesi anlamında konfor koşullarının iyileştirilmesiyle mekân kalitesini artırma, yangın, gürüll ve darbe korunumu gibi işlevlerle farklı konfor koşullarını iyileştirme ve yapı güvenliğini artı ma gibi amaçlarla uygulanmaktadır. Ayrıca ısıl ve ses yalıtımı kapsamında hem yüzeylerde malzemenin bir katman olarak uygulanmasında hem de yalıtım boyası uygulamalarında faydalanılmaktadır. Sürdürülebilirlik ve enerji korunumu çerçevesinde karbon salınımının azaltılması, geri dönüşüm, enerji depolama veya üretme amacıyla da nanoteknolojinin kullanıldığı görülmektedir.

KAYNAK, MALİYET VE ZAMAN YÖNETİMİ

Bunların yanı sıra yapılarda otomasyon sistemleri, sanal tasarım, modelleme, akıl-bina üretimi alanlarında bilgi entegrasyonu amacıyla kullanılan nanoteknoloji, daha farklı ölçeklerde sensörler, radyo frekans tanımlama, coğrafi bilgi sistemleri, küresel konumlandırma ve kablosuz ağ sistemleri kapsamında teknoloji entegrasyonunda da mimarlıkla ilişkilidir.

Son yıllarda farklı çalışmalar nanoteknolojinin, yapım yönetimine de katkı sağladığını ortaya koymaktadır. Kaynak ve maliyet yönetimi, sınırlı kaynakların akıllıca yönetilmesi, süre ve sürecin verimli kullanılması, bilgi ve teknoloji, bina ve tesis yönetimi alanlarına fayda sağlamaktadır.

Nanomalzeme ile geleneksel malzeme arasında ne gibi farklar var? Nanomalzemenin avantajları neler, birkaç örnek üzerinden anlatır mısınız?
Geleneksel malzemelere göre nanomalzemelerin avantajı; farklı amaçlar doğrultusunda özgün ve benzersiz niteliklere sahip olabilmeleridir. Söz konusu avantajlar; daha hafif ama güçlü yapısal kompozitler, kendini temizleyen, bakım gerektirmeyen veya az bakım gerektiren kaplamalar, daha iyi çimento esaslı malzemeler, yangın dayanımı ve yalıtım özelliği daha iyi olan malzemeler, ses emilimi daha iyi olan akustik malzemeler veya yansıtma özelliği daha iyi cam yüzeyler olarak çeşitlendirilebilir.

ULTRA YÜKSEK PERFORMANSLI GÂRTNERPLATZBRÜCKE KÖPRÜSÜ

Nanoteknolojiyle üretilen beton malzemenin basınç ve eğilme dayanımının arttığı görülürken, çelikte yüksek korozyon direnci sağlanmakta, kaynak kabiliyeti iyileştirilmekte ve bakır nanopartiküllerin eklenmesiyle çeliğin dayanımı ve güvenliği artırılmaktadır. Bu anlamda Almanya Kassel'de 2007 yılında kullanıma açılan, Fulda Nehri üzerinde yer alan Gârtnerplatzbrücke Köprüsü, prefabrik elemanlar için nanoteknolojiyle üretilmiş ultra yüksek performanslı beton kullanılan ilk büyük köprüdür. Burada beton elemanlar yeni bir yapıştırma tekniğiyle birleştirilmiştir.

LOTUS ETKİSİ

Nanoteknoloji, nanotüplerden veya nano-fibrillerden oluşan ahşap malzemelerde ele alındığında, lignoselülozik yüzeylerin kendi kendini düzeltmesinin veya iç onarım özelliğinin sağlanmasının mümkün olduğu görülmektedir. Nanopartiküllerden üretilen camın öne çıkan özelliği kendi kendini temizlemesidir ki bu özellik yaşam standardını yükseltmekledir, iki cam panel arasına sıkıştırılmış nanopartiküiler rijitve opak, bir yangın kalkanıdır. 

Nanokaplamalarda yine kendini temizleme özelliği, sterilizasyon ve kirlenmeyi önleme, suyun yüzeye eşit şekilde yayılması ve kiri yıkaması, anti-grafiti, antibakteriyel, termal kontrol, enerji korunumu ve yansıma önleyici gibi özellikleryer almaktadır.

Bu tip yapılara bir örnek, mimari projesi Ri-chard Meier & Partners'a ait olan, Roma'da bulunan Ara Pacis Arkeolojik Eserler Müzesi'dir. Yapıda kullanılan boya, lotus etkisiyle kendini temizleyen nanomalzemelere örnektir. Lotus etkisi, lotus bitkisinin üzerine toz partikülleri geldiğinde yapraklarını hareket ettirerek partikülleri yaprakların üzerindeki belli noktalara doğru itmesi ve yağmur yağdığında üzerindeki su damlalarının tozun biriktiği noktaya doğru itmesiyle tozların arındırılmasıdır. Yoğun hava kirliliğinin olduğu bir bölgede konumlanan müzenin cephesinin beyazı, kendini temizleme özelliğine sahip şeffaf nanomalzemeyle korunuyor.

FOTOKATALİZLE ZAMAN VE PARADAN TASARRUF

Duisburg Almanya'da 2004 yılında uygulanan MSV Arena Futbol Stadyumu ise foto-kataliz ile kendi kendini temizleyen nanomalzemelerin kullanıldığı örneklerdendir. Güneş ışınlarından korunma ve ses yalıtımı özelliklerine de sahip olan fotokataliz ile kendini temizleyen cam, temizleme süresinde ve giderlerinde ekonomik ve zaman bakımından kazanç sağlamaktadır. Fotokataliz ile kendini temizleyen başka bir başarılı örnek ise Richard Meier & Partners tarafından tasarlanan Roma’daki Jubilee Church adındaki kilisedir. 2003 yılında inşa edilen kilisenin beyaz yüzeyi hâlen tertemiz, beyaz ve saf bir biçimde algılanmaktadır.

Dr. Öğr. Üyesi Miray GÜR
Uludağ Üniversitesi Mühendislik Mimar Fakültesi Mimarlık Bölümü Bina Bilgisi Ana Bilim Dalı