“SERAMİK DÜNYASININ GELECEĞİNE IŞIK TUTAN BİR BİLİM İNSANI: PROF. DR. SERVET TURAN”

• Malzeme bilimi, mikro yapı karakterizasyonu ve ileri seramikler alanındaki çalışmalarıyla uluslararası başarıları bulunan bilim insanı Prof. Dr. Servet Turan bu sayımızda röportaj konuğumuz oldu.  Turan; akademik geçmişinden ileri seramik teknolojilerine ve sektörün geleceğine uzanan konularda Prof. Dr. İskender Işık’ın sorularını yanıtladı.

PROF. DR. İSKENDER IŞIK

Seramik sektörü, geleneksel üretim anlayışından ileri teknoloji ve katma değerli malzeme üretimine doğru tarihi bir dönüşüm geçiriyor. Malzeme bilimi, mikro yapı karakterizasyonu ve ileri seramikler alanındaki uluslararası çalışmalarıyla bu dönüşümün Türkiye’deki en önemli mimarlarından biri şüphesiz Prof. Dr. Servet Turan.

Cambridge Üniversitesi’nde başlayan akademisyenlik yolculuğunu Eskişehir Teknik Üniversitesi bünyesinde kurduğu STAR Araştırma Grubu ve ulusal/uluslararası projelerle sürdüren Prof. Turan; yalnızca akademide değil, elektron mikroskopisi ve seramik teknolojilerinin sanayiye entegrasyonunda da öncü bir rol üstleniyor.

Dergimizin bu sayısında; malzeme biliminin sınırlarından üniversite-sanayi iş birliğinin geleceğine, sürdürülebilir seramik üretiminden genç araştırmacılara rehberlik edecek tavsiyelere kadar pek çok önemli konuyu Prof. Dr. Servet Turan ile konuştuk. İleri seramik teknolojilerinin dününe, bugününe ve yarınına dair ilham verici bu röportajı ilgiyle okumanızı dileriz.

Cambridge Üniversitesi'ndeki doktora yıllarınızdan bugüne seramik ve malzeme bilimi alanındaki yolculuğunuz nasıl şekillendi? 

İstanbul Teknik Üniversitesi Metalurji Mühendisliği bölümünden mezun olduktan sonra, 1416 sayılı 1928 yılında kabul edilen kanun kapsamında MEB bursiyeri olarak yüksek lisansımı Leeds Üniversitesi’nde mühendislik seramikleri üzerine yaptım. Yüksek lisans tezim şu an günümüzde yaygın bir şekilde kullanılan diş seramiklerinden zirkonyayı, diş seramiği olarak deneyimleyen ilk tezlerden birisiydi.

Seramikleri öğrendikten sonra, benim lisans eğitimim esnasında bütünlemeye veya tekrara kaldığım ender derslerden olan (ben de her dersten 100 almıyordum) ve zayıf tarafım olarak düşündüğüm elektron mikroskoplarının seramiklerde kullanımı üzerine çalışmalar yapmak üzere o zamanlar dünyanın önde gelen mikroskop merkezlerinden olan Cambridge Üniversitesi’nde doktora çalışmalarımı sürdürmeye karar verdim.

Seramik kompozit malzemelerin yüksek çözünürlüklü geçirimli elektron mikroskopları ile karakterizasyonu üzerine yoğunlaştım. Malzemelerin atomik boyutlardaki mikroyapısal gizemlerini çözmek, "yapı-özellik-proses-performans" tetrahedron ilişkisini en uç noktada kavramamı sağladı. Doktora bittikten sonra da seramiklerin enteresan bir teknik olan kapasitör deşarj tekniği ile kaynaklanması üzerine çalıştım. İngiltere’deki üç farklı seviyede yaşadığım araştırmacı deneyimimin ardından, edindiğim bu ileri düzey seramik bilgisi ve mikroskopi vizyonunu ülkemize taşımak istedim. MEB bursiyeri olarak o zamanlar atanmak için üç tercih hakkım vardı, ben o yıllarda özellikle seramik alanında en iyi atılımı gösteren üniversitelerden birisi olarak gözüken Anadolu Üniversitesini birinci sıraya yazdım. En enteresan tarafı daha önce hayatımda hiç Eskişehir’e gelmemiştim. Yani önemli olan üniversite ismi veya şehir değildi; imkan ve doğru bilimsel ortam sağlayanın yönünde tercih yaptım. Halen ülkeme dönmüş olmaktan ve üniversite tercihimden çok memnunum. 

Anadolu Üniversitesi Seramik Mühendisliği bölümüne yardımcı doçent olarak atandıktan sonra, çalışmalarımın tamamı yoğunluklu olarak üst düzey elektron mikroskopları kullanımı gerektirdiği için ve ülkemizde de çok fazla mikroskop olmadığı için dönem boyunca derslerimi verdikten sonra Ocak ayında 1 ay ve Haziran sonrasında gerek burslarla gerekse kendi imkanlarımla 2-3 ay yine İngiltere’de kalarak projeler yapmaya devam ettim. 1999 yılında doçent, 2004 yılında ise profesör oldum. Tabii ki bu esnada çok sayıda farklı projede çalışma imkanım oldu. Bunların arasında alçıdan tutun uzay seramiklerine kadar seramik alanındaki birçok projede yürütücü veya araştırmacı olarak görev aldım. Diğer taraftan, 1998 yılında Seramik Araştırma Merkezi (SAM) kurulduktan sonra endüstri ile olan ilişkilerimiz arttı ve birçok araştırmamızı da sanayi kuruluşları ile birlikte yürütmeye başladık. O arada bölümden üç hocamızla birlikte Eskişehir Teknoparkı olan ATAP’ın ilk firması olarak MDA İleri Teknoloji Seramikleri şirketini kurduk.

Bölüm başkan yardımcılığı, enstitü müdür yardımcılığı görevlerinde bulundum, kongreler düzenledim. 2004 yılında İleri Teknolojiler Araştırma Merkezi’nde (İTAM) Kurucu Müdür olarak görev aldım. 2006 yılında ülkemizde ilk kez kurulan Nanoteknoloji Yüksek Lisans programının Anabilim Dalı Başkanlığı’nı yaptım. İTAM’a iki asistan verildi, danışmanlığına ilk ve belki de son kez yarışma ile danışman ataması yapılması sağlandı. Bu dönemden aklımda kalan en önemli işlerden bir tanesi bu, diğeri ise nanoteknoloji ve biyoteknoloji alanında dünya çapında 4 farklı laboratuvar altyapısı oluşturulması ile donanım kataloğunun hazırlanması oldu. 2007 yılında Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölüm Başkanlığı’na atandım ve iki kez beşer yıllık MÜDEK akreditasyonu alınması esnasında bölüm başkanlığı yaptım. Öğrencilerimle ve diğer akademisyen arkadaşlarımla birlikte yürüttüğüm bu çalışmalarla, TÜBİTAK Teşvik Ödülü dahil olmak üzere çok sayıda ulusal ve uluslararası bilimsel ödüle layık görüldüm.

Bu dönemde öncelikli alanlar kavramı şekillenmeye başladı. Yani daha önce çalıştığınız ve uzmanlaştığınız konuları bir tarafa bırakarak ülkenin vizyonu doğrultusunda farklı konuları çalışmamız gerektiren bir kavramdı. O yıllarda bölümdeki arkadaşlarımız ikinci kez bölüm başkanı olmaya beni ikna etmeye çalışırken şunu söyledim, ‘Ben yönetici olduğum için TÜBİTAK vb projelere sizin kadar başvurup projelerde çalıştıracak bursiyer alamıyorum. Bu nedenle bölüme asistan ataması olursa danışmanı ben olurum dedim. O dönemde bize farklı üniversitelerden asistanlar geldiği için pek asistan alınmıyordu ve arkadaşlarımız bu şartımı kabul etti. Şansıma o dönem iki ÖYP asistanı verildi bölüme… Ben de bu asistanlarımızı bölüme yeni alanlar kazandırmak ve öncelikli alanlarda çalıştırmak istedim. Alanımızdaki en büyük kongrelerden olan MRS kongresine gidip kendi sunumumu yaptıktan sonra koridor koridor dolaşarak en popüler konuları bulmak istedim. Salonların büyük çoğunluğunda çok az katılımcı varken salonlardan biri doluydu ve koridorda çıkanların yerine girmek için bekleyen bilim insanları vardı. Ben de kuyrukta bekledim, içeri girip dinlemeye başladım. Konu lityum iyon piller için katı elektrolitlermiş. Biraz dinleyince aslında konunun seramik olduğunu anladım daha önce lityum iyon piller hakkında isminden başka bir şey bilmiyorken bu konuda araştırma görevlilerimizden bir tanesini yetiştirmeye karar verdim ve devamında üniversitemizin de desteği ile altyapı oluşturduk. Projelerle birlikte 4 doktora tezi, yüksek lisans tezleri tamamlandı ki, bunlar bu alanda ülkemizdeki ilk çalışmalardı.

Akademik teoriyi endüstriyel faydaya dönüştürmek her zaman en büyük önceliklerimden biri oldu. Bu doğrultuda, ülkemiz seramik sektörünün kalbi olan Eskişehir'de, Seramik Araştırma Merkezi (SAM) Yönetim Kurulu Başkanlığı ve Ar-Ge Koordinatörlüğü görevlerini üstlendim. SAM bünyesinde üniversite-sanayi iş birliğinin en başarılı modellerinden birini işleterek, endüstrinin ihtiyaç duyduğu ileri düzey test, analiz ve ürün geliştirme süreçlerini yönetmeye devam ediyorum. Cambridge'de atomik seviyede malzeme inceleyerek başlayan bu yolculuk, bugün Eskişehir Teknik Üniversitesi'nde geleceğin enerji malzemelerini geliştiren, sanayiye doğrudan katma değer sağlayan ve en önemlisi malzeme biliminin geleceği olan nitelikli genç mühendisleri, uzmanları ve doktorantları yetiştiren bir ekosisteme dönüştü.

Türkiye’de seramik bilimi ve eğitimi alanında yıllar içinde gözlemlediğiniz en büyük zihniyet veya teknoloji değişimi nedir?

Eğitim alanında aslında 3-4 farklı kırılım yaşandı. Birincisi 90lı yıllardaki internetin hayatımıza girmesi, ikincisi pandemi ve üçüncüsü ise yapay zeka.

Aslında bu olayı sadece seramik bilimi ve eğitimi olarak değil de genel olarak düşünmek gerekir. Ben İngiltere’de doktoramı yaparken o zamanlar Türkiye’den haber almak için ya görüntüsüz telefon kullanacaktık veya Londra’ya gidip orada sadece belli yerlerde satılan belli gazeteleri Türkiye’dekinin on katı fiyatına alacaktık ki, o da günlük gazete değil 2-3 gün öncenin gazetesi olurdu. Bunu niye anlattım? O yıllardaki iletişim olayları ile daha sonraki yıllardaki iletişim çok farklılaştı. Doksanlı yılların ortalarına doğru internetin hayatımıza girmesi eğitim dahil birçok olayı değiştirdi. İnternetten önce bilim ve eğitimi almak için üst düzey üniversitelerde üst düzey hocalarla, bilim insanlarıyla ve özel kütüphanelerde bir araya gelmeniz gerekiyordu. Yani bilginin kaynağı sınırlıydı ama internet hayatımıza girdikten sonra birçok bilgiyi internetten çok daha kolaylıkla edinebilir hale geldik. 

Doksanlı yıllarda internetten önce, bir proje çalışmanızı bir dergide yayınlatmak için zarf içinde posta ile gönderiyordunuz ve ulaşıp ulaşmadığını ne zaman kabul geleceğini ne tür değişiklikler istenecek ile ilgili bir bilginiz olmuyordu. Sonuç size postayla bildiriyordu, tabii bu da uzun zaman alıyordu. Sonra siz düzeltmeleri yapıp tekrar hakeme gönderiyordunuz. İnternet sonrası artık tek tuşla akademik çalışmalarımızı bir yerde yayınlamak için gönderebiliyoruz. İnternet hem bilimsel hem de eğitim açısından birçok şeyi değiştirdi.

Pandemi dönemi de derslerin ve toplantıların çevrimiçi olabileceğini gösterdi. Dijital teknolojilerin eğitime çok daha fazla girmesine neden oldu. Ders anlatımları, ödevler ve sınavlar değişikliğe uğradı. Hatta hibrit eğitim sistemlerinin geliştirilmesine olanak sağladı. Örneğin ben iki dönemdir ülkemizdeki 12 teknik üniversitenin ortak olarak açtığı ve farklı üniversitelerden öğrencilerin aldığı 2 mikroskopi dersini çevrimiçi olarak yürütüyorum. Bu da bize toplam ders saati sayısını azaltmadan teorik ders saatlerini kısa tutarak yetenek geliştirici dersleri artırmamıza olanak sağlamaktadır. Bu süreci iyi değerlendirmek gerekiyor.

Derken, yıllardır devam eden çalışmaların sonucu olarak hayatımıza çok hızlı bir şekilde yapay zeka girdi. Yapay zeka ile eğitim, bilim ve teknoloji adına çok güzel işler yapılabiliyor ama yapay zekanın vermiş olduğu epeyce bilginin de yanlış veya çok eksik olduğunu görüyoruz. Bu nedenle, internet öncesinde nasıl bilim ve eğitim için iyi üniversite altyapısı gerekiyorduysa, şimdi ve sonrasında yapay zekadan alacağınız birçok bilginin çok iyi bir şekilde analiz edilip doğru bilgilerle donanmamız açısından öğretim elemanları tekrar önem kazandı. Ayrıca, edinilen bilgilerin uygulamaya geçmesi için de çok iyi laboratuvar ve teknolojik altyapıya sahip bölümlerde eğitim almak önem kazandı.

Seramik teknoloji tarafındaki değişim ise geleneksel el zanaatından ve taklitçi üretim yaklaşımından; ileri teknoloji, dijitalleşme, sürdürülebilirlik ve katma değerli fonksiyonel/yapısal seramik bilincine geçiş olmuştur. Çok önceleri, sektörde yurtdışından gelen reçeteler itinayla uygulanırken, yavaş yavaş kendi reçetesini geliştiren ama modayı takip eden seviyeye ulaştıktan sonra, son yıllarda Ar-Ge merkezlerinin de artışı ile birlikte öncü teknolojilerin üretimine geçiş ile kendi teknolojik yol haritasını çizen bir vizyon oluşmuştur. Üretim anlayışı sadece estetik ve kapasite odaklı olmaktan çıkmış, karbon ayak izinin azaltılması, enerji-su verimliliği ve geri dönüşüm odaklı ekosistem tasarımına evrilmiştir. Tasarım ve üretim aşamalarında çamur şekillendirme ve klasik kalıp sistemlerinin yanı sıra 3D seramik yazıcılar, dijital mürekkep sistemleri büyük ebatlı porselen levha üretimleri ve otomasyon yaygınlaşmıştır. Lazer, mikrodalga sinterleme ve fonksiyonel yüzey geliştirme gibi alanlarda yapılan araştırmalar ve kurulan öncül Ar-Ge merkezleri teknolojik gelişimimizi ileri düzeye taşımıştır.

⁠İleri Seramikler ve Nanoteknoloji

Geleneksel seramikler ile yapısal/ fonksiyonel ileri teknoloji seramikleri karşılaştırdığımızda, Türkiye endüstrisi şu an bu dönüşümün neresinde?

Sorunun cevabına geçmeden önce birkaç bilgi vermek lazım. Ülkemiz karo, vitrifiye, sofra eşyası ve çini gibi geleneksel seramik alanında küresel bir dev konumundayken, havacılık, savunma, elektronik, biyomedikal ve makine sanayinde kullanılan yapısal ve fonksiyonel teknik seramiklerde yüksek oranda dışa bağımlı bir profil çizmektedir. Türkiye, geleneksel seramik üretiminde dünyanın ve Avrupa’nın en güçlü aktörlerinden biri olup, seramik kaplama malzemeleri üretiminde Avrupa’nın 2. ve dünyanın ilk 10 büyük üreticisi arasında yer almaktadır. Seramik sağlık gereçlerinde ise Avrupa'nın en büyük üreticisi ve ihracatçısıdır.

Halen daha ileri teknoloji seramikleri hacim anlamında çok çok daha az üretilmekte, geleneksel seramikler ise önceki yıllara göre kapasite olarak çok çok artmış durumda. Birçok ileri teknoloji seramiğini yurt dışından ithal etmeye devam ediyoruz. Sadece ileri teknoloji seramikleri de değil, ihtiyaç olmamasına rağmen normal geleneksel seramikler bile halen yurtdışından getirilip ülkemizde satılabilmektedir. Türkiye seramik endüstrisi, geleneksel seramikler ile yapısal/ fonksiyonel ileri teknoloji seramikleri arasındaki dönüşümün henüz başlangıç evresindedir.

Ülkemizde oksit dışı ileri teknoloji seramiklerden seramik kesici uç ve aşınmaya dayanıklı endüstriyel parçalar üreten, kendi patentine sahip yerli firmalar kurulmuş ve seri üretime geçirilmiştir. Bor karbür ve titanyum diborür gibi ileri teknoloji zırh seramiklerinin ham maddeden son ürüne kadar yerlileştirilmesi projeleri, dönüşümün en büyük finansal ve stratejik motoru konumundadır. Çinko oksit güneş kreminden piezoelektrik malzemelere, sensörlere; zirkonya, alümina, jeopolimer vb seramiklerin üretimine yönelik çoğunlukla akademisyenlerin kurduğu firmaların yanı sıra özellikler savunma alanında kurulan ve ileri teknoloji seramikleri üreten firmalar vardır. Benzer şekilde sektörün geleceği, geleneksel karodan elde edilen katma değerin, savunma, elektronik ve medikal gibi alanlara yönelik yapısal seramik yatırımlarına aktarılması ile dönüşüm hızlanabilir.

Yapısal seramikler, ultra yüksek sıcaklık seramikleri veya kaplamalar tarafında önümüzdeki 10 yıla damga vurmasını beklediğiniz kırılma noktaları nelerdir?

Yapısal seramiklerle ilgili araştırma çalışmaları azaldı. Ancak özellikle ultra yüksek sıcaklık seramikleri, fonksiyonel malzemeler ve enerji ile ilgili malzemeler konusundaki çalışmalar son yıllarda artmakta ve artmaya da devam etmektedir. Bunların içerisinde en önemlileri sodyum iyon piller, termoelektrik malzemeler ve yalıtım malzemeleridir.

Malzeme Bilimi ve Mühendisliği, özellikle de ileri teknoloji seramikleri, önümüzdeki 10 yılda aşırı koşullara dayanıklılık, yapay zekâ entegrasyonu ve sürdürülebilirlik ekseninde dönüşümlere sahne olacak. Beş veya daha fazla elementin bir araya getirilmesiyle üretilen yüksek entropili diborürler ve karbürlerin üretimi, UHTC'lerin karmaşık geometrilerde şekillendirilmesi, yapısal seramiklerde kırılganlık tabusunun yıkılması ile silisyum karbür matrisli silisyum karbür fiber kompozitlerin sivil havacılık motorlarında kullanılabilmesi, kendi kendini onaran seramiklerin yaygınlaşması, yapay zekâ ve makine öğrenmesi ile farklı seramik faz kombinasyonlarının teorik olarak ortaya konması ve katı hal bataryalar için seramik elektrolitlerin oda sıcaklığındaki iyonik iletkenlik sorunlarının çözülmesi ve seri üretimi gibi dönüşümler pozitif anlamda kırılma noktaları olabilir.

Yönettiğiniz STAR araştırma grubunda şu anda üzerinde yoğunlaştığınız en heyecan verici projeler nelerdir?

Öncelikle STAR araştırma grubunun açılımını anlatmak isterim. STAR, Servet Turan Araştırma kelimelerinin kısaltılması aslında. Bizden sonra TÜBİTAK stajyer öğrenci proje programının ismi de STAR oldu. Ama biz onlardan önce bu ismi almıştık. Grubumuzda, birinci sınıf lisans öğrencilerinden başlayarak profesöre kadar her aşamada öğrenci ve bilim insanları bir arada çalışmaktadır. Şu an için çalıştığımız en heyecan verici projeler atıkların kullanımı ile ilgili geliştirmiş olduğumuz farklı bir kavram altında yaptığımız çalışmalardır. Peki bu kavram nedir derseniz şöyle açıklayabilirim: Artık atık kelimesi kullanmak yerine atıkları farklı bir yaklaşımla yani döngüsel ekonominin de ilerisine giderek atıkları endüstriyel işlem görmüşlüklerine göre değerlendirme kavramıdır. Şu ana kadar yapılan atık değerlendirme çalışmalarında atıkların özellikle kimyasal içeriklerine bakılarak hangi alanlarda kullanılabileceği üzerinden çalışmalar yürütülmektedir. Bizim geliştirmeye çalıştığımız kavramda ise atıkların oluşumuna kadar geçen süreçte atıklara kazandırılan yeni özelliklerin belirlenerek değerlendirilmesine yönelik kullanım alanlarının belirlenmesi ön plana çıkmaktadır. Bu haliyle Döngüsel ekonomiden endüstriyel simbiozdan ve değersizleştiren ikincil hammadde kavramından farklılık göstermektedir.

Bu kapsamda yapmış olduğumuz enerji malzemeleri ve ultra yüksek sıcaklık seramiklerinin atıklardan üretilmesi benzer şekilde önemli ileri teknoloji seramiklerinden bir tanesi olan silisyum karbür seramiğinin yine atıklardan üretilmesine yönelik heyecan verici çalışmalarımız sürüyor. Bunların yanı sıra iyon piller, termoelektrik malzemeler ve yalıtım malzemeleri de yine diğer heyecan verici çalışmalar olarak grubumuzda sürdürülmektedir.

Karakterizasyon ve Mikroyapı (Elektron Mikroskopisi)

Seramik malzemelerin performansını belirleyen en kritik unsur mikroyapı kontrolü. Elektron mikroskopisi alanındaki gelişmeler seramik geliştirme süreçlerini nasıl değiştirdi?

Doksanlı yıllarda ilk mikroskop çalışmalarına başladığımda mikroskoplarda sadece özel hazırlanmış, temiz, boşluksuz, yağsız, bozulmayan numuneler altın veya karbonla kaplanarak incelenebiliyordu. Kimyasal analiz ve faz analizi, mikroskoplarda oldukça sınırlıydı. Bu nedenle bugünün teknolojilerine aşina olanlar için şu an endüstri standardı olan ama o dönemlerde olmayan tekniklerden biraz bahsetmek gerekir.

Doksanlı yıllar, seramik malzemelerin mikroyapı kontrolünde ve dolayısıyla elektron mikroskopisinde dünya çapında dijitalleşme, analitik hassasiyet ve nano-boyutlu karakterizasyon açısından tam bir kırılma ve dönüşüm dönemiydi. İleri teknoloji seramiklerinin tane sınırları, faz dönüşümleri ve kristal kusurları bu dönemdeki teknolojik ilerlemeler sayesinde atomik düzeyde aydınlatılmaya başlandı. Örneğin yalıtkan malzemeler olan seramiklerin düşük voltajlarda 8 kaplamaya ihtiyaç duymadan yüksek çözünürlükte incelemesi gerekirken buna olanak tanıyan alan emisyonlu filamentler yoktu.

Seramiklerin özelliklerini belirleyen tane sınırlarında biriken atomik ölçekteki safsızlıkları ve özellikle Bor, Azot, Oksijen, Karbon vb hafif elementleri tespit etmeye, kimyasal analize ve haritalamaya imkan veren analitik elektron mikroskopları ve enerji filtreleri yoktu veya sınırlı sayıdaydı. Mikroskoplara dayalı olarak yaptığım doktora tezimde nerdeyse sadece 2-2 adet spectra varmış, diğer tezleri siz düşünün.

Mikrografların dijital ortamda analiz edilmesine olanak sağlayan CCD kameralar yoktu. Görüntüler için film kullanıyor, karanlık odada banyo edip kendimiz basıyorduk. Seramiklerin performansında tanelerin yönelimleri çok kritik olmasına rağmen 1970'lerde temelleri atılan ve malzemelerin mikroyapısındaki tane yönelim ve faz haritalarını otomatik olarak çıkaran Elektron Geri Saçılımlı Difraksiyon tekniği yoktu. Ha unutmadan Nanoteknoloji kavramı ortaya atılmamıştı.

Seramik numuneyi nanometre hassasiyetinde tıraşlayarak katman katman görüntüler, kimyasal haritalar, faz haritaları elde ederek bu bilgileri bilgisayar ortamında birleştirerek malzemenin 3 boyutlu iç yapısını modelleme ve TEM (taramalı elektron mikroskopi) numunesi hazırlama imkanı sunan odaklanmış iyon demeti- taramalı elektron mikroskopi kombine cihazları yoktu. Hatta o dönem bizim girmemizin istenmediği bir odada meğerse bu cihazın denemeleri yapılıyormuş.

Klasik yöntemler seramik tanelerini bir bütün olarak incelerken tanelerin birleştiği sınırları atomik boyutta görüntülemeyi, elementlerin tane sınırlarında mı yoksa kristal kafeste mi yer aldığını belirlemek için kimyasal ve faz haritalamasını yapabilmek adına gerekli olan mercek haritalarını düzelten aberasyon düzeltmeli taramalı geçirimli elektron mikroskopi teknolojisi de yine o dönemlerde Cambridge üniversitesinde yapılan çalışmalar ile geliştirildi.

Malzemelerin aşırı koşullar altındaki davranışlarını gerçek zamanlı olarak mikroskop içinde izleyen ve faz dönüşümleri, tane büyümeleri gibi birçok olayı anlık kaydedebilen In situ elektron mikroskopi teknolojisi de yoktu.

Ama şu an geldiğimiz noktada teknolojinin gelişmesiyle her türlü numuneyi mikroskobun içine yerleştirip, içeride numune hazırlamadan ürün veya nanoteknolojik ürün üretmeye, kimyasal analizden faz analizine ve bunların sadece iki boyutta değil üç boyutta incelenebilmesine, atomların tek tek kimyasal analizinin yapılabilmesine kadar son derece gelişmiş teknolojileri kullanabilmekteyiz. Burada yine önemli bir kavramdan bahsetmek isterim; teknoloji ile bilim birbirini her zaman takip eder. Bilimde meydana gelen gelişmeler teknolojiyi tetikler, teknoloji gelişir, gelişen teknoloji bilimin daha iyi anlaşılmasını sağlar ve bu döngü sürekli tekrar eder. Biz bu döngüyü sadece seramik alanında değil tüm alanlarda yaşıyoruz.

Elektron mikroskopi alanındaki gelişmeler, ileri teknoloji seramik malzemelerin geliştirme süreçlerinde ve diğer malzemelerde fonksiyonellik geliştirmede, nanoteknolojiyi mümkün kılma vb. çok sayıda gelişmeyi ve yeniliği tetiklemiştir.

Sanayide yaşanan malzeme başarısızlıklarının veya kalite sorunlarının kök neden analizinde mikroyapı incelemelerinin önemi yeterince kavranıyor mu?

Aslında sadece mikroskoplar değil de mikroyapı karakterizasyonunu bir bütün olarak ele almak gerekiyor ve bu tekniklerin iyi anlaşılıp kombine bir şekilde kullanılması ile kök problemlerin etkin bir şekilde çözülebileceğini bilmemiz gerekiyor, bunu kavradıktan sonra gerisi çok kolay. Birçok işletme, bir parça kırıldığında, hatalı üretildiğinde veya hasar gördüğünde sorunun arkasındaki derin mikroskobik nedenleri araştırmak yerine, yüzeysel ve geçici çözümlere yönelmektedir. Mikroyapı, malzemelerdeki en önemli unsur olup, bir malzemenin üretim geçmişinin ve maruz kaldığı koşulların genetik tarihsel haritasını bize gösterir. Sorun çözmede en etkin kullanılan yöntemlerden birisi olan mikroyapısal analizler lüks değil, kök neden analizinin ilk ve en zorunlu adımı olmalıdır.

Bu kapsamda problem çözümü için ülkemizin neredeyse her ilinde elektron mikroskobu ve x-ışını difratometresi bulunmaktadır, yeter ki problemi anlamaktan ve kayıplarımızın yanında son derece düşük kalan cihaz kullanım bedellerinden kaçınmayalım. Yeri gelmişken bir şeye daha değinmek isterim, firmalarımız karakterizasyon cihazları için çok fazla yatırım yapıyorlar ve birçoğu bakımsızlıktan veya uzmansızlıktan kısa bir süre sonra kullanılamaz hale geliyor. Bunun yerine anlaşmalar yaparak cihazı olanlardan hizmet almak önemli bir adım olarak görülebilir. Tabii ki bu, günde veya haftada bir kullandıkları cihazlar için geçerli.

⁠Üniversite- Sanayi İş Birliği ve Türkiye Seramik Sektörü

Türkiye, geleneksel seramik (karolar, vitrifiye) üretiminde dünyada önemli bir güç. Ancak katma değeri yüksek ileri seramik üretimine geçişte akademi- sanayi iş birliği nasıl daha verimli hale getirilebilir?

Akademi- sanayi iş birliği maalesef her sektörde oldukça zayıf. Bunun da temel sebebi iki tarafın da birbirine empati ile yaklaşmaması. Akademi ile sanayiyi bir araya getirecek çok sayıda mekanizma son zamanlarda devreye sokulmuş durumda ancak buna rağmen halen daha istenilen seviyede değil. Diğer taraftan ileri seramik üretiminde en önemli nokta ülkemizin tüketiminin bu alanda yüksek olmaması. Bu nedenle büyük firmalar bu tür yatırımlara girmediği için üniversitede yapılan birçok akademik çalışma yatırıma dönüşmüyor. Genelde buluş sahipleri kısıtlı mali imkanlarla teknopark şirketi kurarak yatırıma dönüştürmeye çalışıyor ve firma küçük ebatlı kalıyor. Bu da farklı ülkelerde yüksek miktarda ürün üreten firmalara karşı yüksek oranda bir maliyet dezavantajı yarattığı için firma büyüyemiyor. Bu alanda büyüyen firmalar ise genelde yurtdışından alımına izin verilmeyen malzemeleri üreten firmalar olarak karşımıza çıkıyor.

Tüm sektörleri kapsayacak şekilde yapısal, finansal ve kültürel olarak neler yapılması gerektiğine odaklanalım ama önce var olan imkanlardan bahsedelim. An itibarı ile paylaşımlı altyapı mantığıyla çalışan Seramik Araştırma Merkezi, odaklanmış kümelenmeler ve mükemmeliyet merkezleri, üniversite ile sanayi arasında sadece bürokratik işlemleri yürüten teknoloji transfer ofisleri ülkemizde üniversite- sanayi iş birliği mekanizmaları olarak mevcuttur. Malzeme üretimi ve karakterizasyonu için gerekli olan gelişmiş cihazlar çok maliyetlidir, sadece alımı değil sürdürülebilirliği daha da maliyetlidir. Akademi ve sanayinin ortak kullanabileceği, maliyetin paylaşıldığı Seramik Araştırma Merkezi (SAM) gibi ortak laboratuvar altyapıları desteklenerek geliştirilmelidir. Üniversiteler ile sanayi kuruluşları arasındaki en büyük tıkanma noktalarından biri de patent haklarının paylaşımıdır. "Kazan-kazan" prensibine ve daha önceki bilgi sahipliğine dayalı, sanayicinin ticarileştirme iştahını kaçırmayacak, akademisyeni de telif haklarıyla ödüllendirecek esnek ve hızlı standart sözleşme modellerinin geliştirilmesi gerekir. En çok proje, patent haklarında anlaşamamaktan rafa kalkmaktadır.

Seramik sektöründeki yerli hammadde ve cevher işleme potansiyelimizi, ileri teknoloji seramik tozlarına dönüştürme konusunda ne durumdayız?

Türkiye, geleneksel seramik üretiminde Avrupa'nın en büyük güçlerinden biri olmasına ve zengin feldispat, kil, kuvars rezervlerine ve çok daha önemlisi en zengin bor kaynaklarına sahip bulunmasına rağmen; bu hammaddeleri havacılık, savunma ve elektronik gibi alanlarda kullanılan ileri teknoloji seramik tozlarına dönüştürme konusunda henüz yolun başındadır ve büyük oranda dışa bağımlıdır. Az önceki sorunuza istinaden ileri teknoloji seramikleri üretimi hem ülkemizde hem de dünyada çok yüksek değil. Bu da aslında toz üretimini en çok etkileyen parametrelerdendir.

Türkiye'nin en avantajlı olduğu alan bor bileşikleridir. Son zamanlarda ülkemizde bor karbür tozunun üretimine yönelik bir şirket kuruldu ve üretim yapıyor. Türkiye'de teknik seramik sektörü son yıllarda bir büyüme göstermiştir. Ancak firmalarımız genellikle tozu ithal edip Türkiye'de şekillendirme ve sinterleme yolunu seçmektedir. Bazı kurumlarda akademik olarak yerli hammaddelerden ileri teknoloji seramik tozu üretme çalışmaları başarıyla yapılsa da bu süreç henüz büyük ölçekli ticari bir hammadde sanayisine dönüşmemiştir. Ana sebebi de kullanım ve üretim ölçeğinin küçük olması ve ihracatın olmamasıdır. Diğer tozların üretimine yönelik de teşvik mekanizmaları mevcut yatırımcı aranıyor.

⁠Gelecek Projeksiyonu ve Genç Araştırmacılara Tavsiyeler

Her türlü malzeme dünyadaki gelişmelerin vücut bulmuş hali olarak karşımıza çıkmaktadır. Örneğin tıpta, havacılıkta, bilgisayar teknolojilerinde ortaya çıkan tüm yeniliklerin insan hayatına dokunabilmesi için malzeme teknolojilerine ihtiyaç duyulmaktadır. Yani baktığımızda malzeme üretimi dünya var oldukça devam edecektir. Ancak özellikle geri kazanımı en uygun malzeme grubu olan metallerde metal üretimi azalabilir. Ancak geri kazanımdan dolayı alaşım üretimi azalmayacaktır. Yapay zekanın gelişmesi ile birlikte birçok meslek grubunun yok olacağı düşünüldüğünde malzeme bilimi ve mühendisliğine her zaman ihtiyaç duyulacaktır. Bu nedenle genç araştırmacılara malzeme bilimi ve mühendisliğini şiddetle tavsiye ederim.

Daha önceleri öğrencilerden gelen bu tür sorulara karşı “ben öğrenci olsam ne yapardım” diye bir tavsiye mektubu yayınlamıştım internetten ve oldukça popüler olmuştu. Tabii o zamandan bu zamana çok şey değişti. Şimdi ne söyleyebilirim diye düşündüğümde; geleceğin dünyasını şekillendirecek olan genç araştırmacıların, hızla değişen bilimsel ve teknolojik ekosisteme uyum sağlaması kritik bir önem taşıyor. Yapay zekanın, veri biliminin ve disiplinler arası çalışmaların öne çıktığı bu yeni dönemde, başarılı bir akademik ve profesyonel kariyer inşa etmek için stratejik adımlar atmak gerekiyor. İnternet sayesinde bilgi çok kolay ulaşılabilir hale gelmişti, yapay zeka ile birlikte bilgiyi süzüp birleştirmeye de gerek kalmadı, sorularımıza direk cevap alabiliyoruz. Ama bu bilgiyi ürüne dönüştürmek her zaman teknik yetenek gerektirecektir. Bu nedenle laboratuvar tekniklerini ve el becerilerini geliştirmek, veri okuyabilmek, bilgiyi süzmek önemli yetenekler haline gelecektir.

Sadece kendi bilim dalınızın yayınlarını okumakla konferanslarına katılmakla yetinmeyin. Fark yaratmak için farklı disiplinlerin metodolojilerini inceleyin. Güçlü bir iletişim ağı kurun, sosyal medyayı akademik anlamda kullanın: Linkedin, Researchgate gibi platformları küresel araştırmacıları takip etmek, güncel tartışmalara katılmak ve çalışmalarınızı duyurmak için aktif kullanın, konferanslara katılın. Ama sadece sunum yapmak için değil, poster oturumlarında insanlarla tanışmak, kahve aralarında fikir alışverişinde bulunmak ve potansiyel ortaklar bulmak için fırsatları değerlendirin. Multidisipliner laboratuvarlarla bağ kurun. Reddedilen makaleler, olumsuz hakem eleştirileri ve başarısız deneylerden yılmayın, geri bildirimleri kişiselleştirmeden kendinizi geliştirmek için kullanın. Etik prensiplerden asla ödün vermeyin; bilimsel etik ve akademik dürüstlük uzun vadeli itibarınız için her zaman çok önemli olacaktır. Bazı şeyler geç olur, güç olur, her şey yerine konur ama itibar gitti mi gelmez.

Diğer taraftan, malzeme bilimi ve mühendisliği, yeşil dönüşümden savunma sanayiine, yarı iletken krizinden biyomedikal teknolojilere kadar geleceğin dünyasında var olacak en stratejik alanların başında geliyor demiştik. Bu alan için gelecek projeksiyonu ve mesleğimize özel kariyer tavsiyeleri ise şunlar olabilir: Bilgi anlamında malzeme bilişimi, sürdürülebilirlik ve döngüsel ekonomi, akıllı ve fonksiyonel malzemeler, enerji ve sağlık ile ilgili malzemeler. Yetenek anlamında ise hesaplamalı malzeme bilimi araçlarını öğrenin, karakterizasyon tekniklerinde uzmanlaşın, bir malzemeyi üretmek kadar, onun mikro ve nano yapısını doğru analiz etmek de kritiktir. SEM, XRD, TEM, XPS ve AFM gibi ileri karakterizasyon cihazlarının sadece operatörü olmayın; arkasındaki fiziksel ve kimyasal teoriyi çok iyi kavrayın. Datayı doğru yorumlayan ve bilgileri doğru süzen malzeme mühendisi her zaman el üstünde tutulacaktır.

Yeşil mutabakat, karbon nötr hedefleri ve sürdürülebilirlik ilkeleri seramik malzeme teknolojilerini ve malzeme seçimlerini nasıl etkileyecek?

Aslında baktığımızda bu üç kavram da malzeme teknolojileri üzerine odaklanmış vaziyette; karbon hedefine ulaşmak için seramik üretiminde, polimer üretiminde, metal üretiminde enerjinin düşürülmesi, kaynakların etkin kullanılması ön plana çıkmaktadır.

Avrupa Yeşil Mutabakatı, karbon nötr hedefleri ve sürdürülebilirlik ilkeleri, yüksek enerji ve yoğun ham madde tüketen seramik sektöründe köklü bir dönüşümü zorunlu kılmaktadır. Bu küresel politikalar, seramik üretim teknolojilerini malzeme seçimlerini temelden değiştirecek, sektörü daha döngüsel ve düşük karbonlu bir yapıya zorlayacaktır.

Seramik üretimi, özellikle pişirme aşamasında çok yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duyduğu için yoğun fosil yakıt tüketir. Karbon nötr hedefleri bu süreçleri doğrudan etkilemektedir, Geleneksel doğalgazlı fırınların yerini yeşil hidrojen, biyokütle yakıtları ve elektrikli/ hibrit fırın teknolojileri alacaktır ki, şimdiden bazı firmalar bu tarz üretimlere başladı. Burada güneş enerjisinden elektrik üretimi, depolanması ve hidrojene dönüştürülmesi ile ilgili teknolojiler önem kazanacaktır. Fırınlardan çıkan atık ısının yakalanarak çamur kurutma veya tesis ısıtmasında yeniden kullanılması standart hale gelecektir. Fırınların optimizasyonu ve hatasız üretim süreçleri sayesinde fire oranlarının düşürülmesi ile enerji ve ham madde israfının en aza indirilmesi gerekecektir.

Pişirme sıcaklığını düşüren yenilikçi mineral ve katkı maddelerinin kullanımı artacaktır. Reçetelerde endüstriyel cam atıkları, pişmiş seramik atıkları, demir-çelik ve maden atıkları ve uçucu küllerin kullanımı yani döngüsel ekonomi modeli teşvik edilmektedir. Burada daha önceki soruların cevaplarında bahsettiğim ve bizim ortaya attığımız endüstriyel işlem görmüş hammadde modeli döngüsel ekonomi modelinin de önüne geçecektir. Malzeme tüketimini ve lojistiği azaltmak için örneğin porselen karo üretiminde kalınlıklar 3-5 mm'ye düşürülmüştür. Karbon sınır vergileri ve lojistik kaynaklı emisyonları azaltma baskısı, üreticileri kil ve feldispat gibi ana ham maddeleri uzak ülkelerden ithal etmek yerine yerel kaynaklardan tedarik etmeye zorlamaktadır. Diğer taraftan, seramik hazırlama süreçlerinde yoğun su tüketilir. Yeni teknolojiler, üretimde %100'e yakın kapalı devre su geri kazanım sistemlerini zorunlu kılmaktadır.

Geleceğin seramik fabrikaları; yeşil hidrojenle çalışan, dijital olarak optimize edilmiş, döngüsel ham maddeler kullanan ve karbon vergilerinden muaf olan tesisler olacaktır. Yeşil mutabakat, karbon hedefleri ve sürdürülebilirlik seramik üretim teknolojilerini ve malzeme seçimlerini olumlu yönde etkileyecektir. Birçok sektörde açığa çıkan atıkların değerlendirilebileceği sektör olarak geleneksel seramik üretim süreçleri akla gelmektedir. Bu kapsamda ben geleneksel seramikler ve çimento sektörünü geri dönüştürebilen sektörler olarak tanımlıyorum. Burada şu ayrımı yapmakta fayda var, geri dönüşen farklı bir şey, geri dönüştürebilen ise daha değerli olmakla birlikte farklı bir kavram. 

Seramik ve malzeme bilimi ve mühendisliği alanında kariyer yapmak isteyen genç araştırmacılara ve öğrencilere odaklanmaları gereken hangi spesifik alanları önerirsiniz?

Seramikleri de kapsayan malzeme bilimi ve mühendisliği çok geniş bir yelpazeyi kapsayan ve hızla dönüşen bir alandır. Ama, yine bir önceki soruya dönecek olursak yeşil mutabakat, karbon hedefleri ve sürdürülebilirlik ile birlikte döngüsel ekonominin çok çok ön plana çıkması aslında en çok sürdürülebilirlik ve enerji malzemelerini değerli hale getirmektedir.

Diğer taraftan, genç araştırmacı ve öğrencilerin odaklanabileceği en stratejik spesifik alanlar şunlar olabilir: Enerji malzemeleri ve depolama teknolojileri, ultra yüksek sıcaklık seramikleri, seramik matrisli kompozitler, biyoseramikler ve sağlık teknolojileri, elektronik, optik ve kuantum malzemeleri, yarıiletkenler, fotonik kristaller ve optik seramikler, dijitalleşme ve yapay zeka destekli malzeme keşfi, makine öğrenmesi ile malzeme tasarımı, katmanlı üretim ve sürdürülebilir ve üretim esnasındaki karbon ayak izini azaltan, daha düşük sıcaklıklarda fırınlama sağlayan soğuk sinterleme gibi yenilikçi yeşil üretim süreçleri.

Son olarak, SERES Kongresi çalışmaları nasıl gidiyor?

Uluslararası Seramik, Cam, Emaye, Sır ve Pigment Kongresi 6. kez Eskişehir’de yapılacak. Pandemi döneminde kongremiz biraz aksamıştı, derneğimizin de önemli etkinliklerinden bir tanesi olarak SERES kongresini yeniden ayağa kaldırıp seramik ekosistemine faydalı bir buluşma noktası kazandırmak istiyoruz. Hazırlıklar planlandığı gibi hızla ve yoğun bir şekilde devam ediyor, böylesine büyük organizasyonlarda aksaklıklar hep karşımıza çıkıyor ama problemleri çöze çöze devam ediyoruz. Daha önceki sorunlarımıza cevap verecek, geleceğin teknolojileri olarak tanımlanan konularda seramik sanatına ve geleneksel seramiklere, seramik alanındaki tüm paydaşlara hitap edecek konuların yer alacağı 3 günlük program oluşturuldu.

Eskişehir’deki iki üniversitenin ortaklığında iki farklı kampüste ve Türk Seramik Derneği ve Türkiye Seramik Federasyonu ile iş birliği içerisinde düzenlenecek bu kongrede gelecek vizyonu çizmemize yarayacak yurtdışından katılım sağlayan 4 bilim insanının kırk beşer dakika konuşacağı sunumların yanı sıra 30’dan fazla önemli konuya değinecek davetli konuşmacı yer alacak. 100 civarı sözlü sunum, 35 civarı poster, 2 sergi, 5 atölye çalışması da yine bu kongrede katılımcılarla buluşacak. Seramik sektöründen, üniversitelerden katılımların gerçekleşeceği kongremizde ayrıca sürdürülebilirlik ve Seramik Ar-Ge merkezleri ile ilgili 2 panel düzenlenecek. Bu tür büyük organizasyonlar için mekan temini ve sponsorluklar çok önemli; Eskişehir Teknik Üniversitesi ve Anadolu Üniversitesi rektörlerimize destekleri için ayrı ayrı teşekkür ediyorum. 26 sponsorumuzun maddi destekleri olmadan bu kongreyi bu haliyle gerçekleştirmemiz mümkün olmazdı. Bu kapsamda tüm sponsorlarımıza yürekten teşekkür ediyorum.