Bir protez bacak veya kol, kullanıcısı için sadece bir "yedek parça" değildir; o, vücudun bir uzantısı, özgürlüğün anahtarıdır. Ancak bir protezin başarılı olabilmesi için iki zıt özelliği aynı anda barındırması gerekir: Çelik kadar sağlam olmalı ama tüy kadar hafif hissettirmelidir.
İşte bu imkansız gibi görünen dengeyi, siyahın asaleti Karbon Fiber ve yumuşaklığın simgesi Silikon sağlar. Biri iskeleti oluştururken, diğeri ten ile uyumu yakalar. Bu yazımızda, protez uzuvların arkasındaki malzeme bilimi mühendisliğini inceliyoruz.
Karbon fiber, insan saçından daha ince karbon atomu ipliklerinin reçine ile birleştirilmesiyle oluşan kompozit bir malzemedir. Protezlerde, özellikle "bacak" ve "ayak" kısımlarında ana taşıyıcı olarak kullanılır.
Hafiflik: Bir protez ne kadar ağırsa, kullanıcı onu hareket ettirmek için o kadar çok enerji harcar. Karbon fiber, metalden katbekat hafif olduğu için yorgunluğu minimize eder.
Enerji Geri Dönüşümü (Energy Return): Karbon fiberin en büyük sırrı "yay" etkisidir. Kullanıcı adımını atıp yere bastığında, karbon fiber esner ve enerjiyi depolar. Ayağını yerden kaldırdığında ise bu enerjiyi geri vererek kullanıcıyı ileri doğru iter. Bu, doğal yürüyüş ritmini taklit eder.
Dayanıklılık: Sürekli darbe alan, bükülen ve yük taşıyan bir malzeme için karbon fiber, metalin yorulup kırılacağı noktalarda bile sağlam kalır.
Karbon fiber ne kadar güçlüyse, silikon da o kadar uyumludur. Protez teknolojisinde silikonun iki temel görevi vardır: Liner (Astar) olarak konfor sağlamak ve Kozmetik kaplama olarak gerçekçi görünüm sunmak.
Protezin en kritik noktası, kesik uzuv (güdük) ile protezin birleştiği "soket" kısmıdır. Sert protez soketi doğrudan cilde temas ederse yara açar.
Sürtünme Önleyici: Silikon linerlar, bir çorap gibi güdüğe giyilir. Cilt ile bütünleşerek sürtünmeyi yok eder.
Darbe Emici: Yumuşak yapısı sayesinde yürürken oluşan şokları emer.
Vakum Etkisi: Silikonun yapışkan özelliği, protezin bacaktan çıkmasını önleyen vakum etkisine yardımcı olur.
Bazı kullanıcılar için protezin "robotik" görünmesi yerine doğal görünmesi önemlidir. Yüksek çözünürlüklü silikonlar kullanılarak, kişinin diğer elinin veya ayağının birebir kopyası üretilebilir. Damar yolları, çiller, hatta tırnak detayları bile silikonla işlenerek %100 gerçekçi bir görünüm elde edilir.
Modern bir protezde iş bölümü şöyledir:
İç Katman (Temas): Silikon liner, hassas cildi korur ve konfor sağlar.
Orta Katman (Bağlantı): Karbon fiber soket, vücut ağırlığını mekanik parçalara iletir.
Dış/Alt Katman (Hareket): Karbon fiber yaylar veya pistonlar, hareketi ve enerji transferini sağlar.
Bu sinerji sayesinde, Paralimpik oyunlarda koşan atletlerden günlük hayatına devam eden bireylere kadar herkes, protezini vücudunun doğal bir parçası gibi hissedebilir.
Geleneksel kalıp alma yöntemleri yerini yavaş yavaş 3D tarama ve 3D baskıya (Additive Manufacturing) bırakmaktadır. Karbon fiber katkılı filamentler ile kişiye özel, milimetrik hassasiyette ve çok daha ucuz soketler üretilebilmektedir. Ayrıca, silikonun içine yerleştirilen sensörler sayesinde protezler, kullanıcının kas hareketlerini algılayıp parmaklarını hareket ettirebilen "Biyonik Eller"e dönüşmektedir.
Karbon fiber ve silikon, malzeme biliminin insanlığa sunduğu en değerli hediyelerdendir. Biri gücüyle bizi ayakta tutarken, diğeri yumuşaklığıyla bizi sarar. Bu iki malzeme sayesinde engeller, sadece aşılması gereken küçük tümseklere dönüşmektedir.
