MALZEME BİLİMİNİN AÇTIĞI YENİ UFUKLAR I: Dünyada Malzeme Bilimi ve Uygulamalarının Durumu İle Geleceği

Malzemeler, medeniyetin kilometre taşlarını ve yaşamın fiziksel temelini oluşturmaktadır. Nitekim uygarlığın ilk dönemlerine, keşfedilen yeni malzemeler şekil vermiştir. İlk tarihsel dönemlerin “Taş Devri”, “Bakır Devri”, “Demir Devri”, “Tunç Devri; yakın dönemlerin ise “Çelik Çağı” ve “Silikon Devri” gibi malzeme adlarıyla anılması söz konusu malzemelerin ve ilgili tekniklerin medeniyetlerin gelişimi üzerindeki büyük etkisini göstermektedir.

İkinci Dünya Savaşı’ndan sonra metalürjiden ayrılarak bağımsız bir araştırma alanı hâline gelen malzeme bilimini, 21’inci yüzyılda büyük bir görev beklemektedir. Değişkenlik, belirsizlik, karmaşıklık ve muğlaklığın hâkim olduğu bu yeni dönemde insanlığın yeni bir itici güce ihtiyacı vardır. Bu itici güç hem ekonomide ve toplumda yeni ufuklar açmalı hem de çevreye ve insan sağlığına zarar vermeyen, verimli ve sürdürülebilir nitelikte olmalıdır.

Malzeme bilimi, Sanayi Devrimi’nden bu yana insan ihtiyaçlarına uygun çözümleri giderek daha hızlı bir şekilde sağlamıştır. Son yüzyılda geliştirilen polimerler, gelişmiş seramikler, metal alaşımlar ve yarı iletken malzemeler yaşamı değiştirmiştir. Ancak malzeme geliştirmek, uzun, zahmetli ve pahalı bir süreçtir. İstenilen niteliklerde malzemelere ulaşmak yıllarca harcanacak bolca emeğe ve kaynağa mal olmaktadır. Öte yandan küresel iklim değişikliğinde geri dönülmez noktaya ulaşmamak için şimdiden yaşamın her alanında kökten değişikliklere ihtiyaç vardır ve bunların birçoğu yeni bir tür malzeme geliştirmeden mümkün değildir.

21’inci yüzyıl teknolojileri, malzeme mühendislerine yeni malzeme geliştirme sürecini baştan aşağı değiştirecek teknolojik olanaklar sunmaktadır. Büyük veri, yapay zekâ ve derin öğrenme teknolojileri, malzemelerin kataloglanmasına ve istenilen nitelikte malzemelerin formüllerinin ortaya çıkarılmasına, hatta malzemelerin fiziki testler yerine simülasyonlarla sınanmasına imkân tanımaktadır.

Bu tür bir ileri adım küresel ortamda çok büyük değişiklikler getirebilir. Elektrik depolanmasını sağlayacak malzemeler enerji güvenliğinin sağlanmasına, biyomalzemelerin geliştirilmesi doğayı kirleten plastiklerin rafa kaldırılmasına, akıllı malzemeler yüksek performanslı savunma sistemlerinin geliştirilmesine olanak sağlayabilir.

STM ThinkTech olarak, bu son derece kritik dönüşümün şafağında malzeme alanındaki gelişmeleri gözler önüne sermek için bir Araştırma Raporu yazı dizisi hazırlamış bulunuyoruz. Yazı dizisinin ilk bölümünde dünyadaki mevcut malzemelerin kullanım alanlarına, pazar yapısına ve olası “malzeme devriminin” dinamiklerine göz atılacaktır. Dizinin ikinci kısmında Türkiye’de malzeme alanındaki durum ve çalışmalar incelenecek, üçüncü kısımda ise stratejik açıdan büyük önem taşıyan malzemelere ilişkin son çalışmalar irdelenecektir...