Ana sayfa - Son Sayı - Teknolojinin Doğadan İlham Alması: Biyomimetik / Dr. Ahmet Talat Us

Teknolojinin Doğadan İlham Alması: Biyomimetik / Dr. Ahmet Talat Us

Biyomimetik nasıl doğdu?
“Doğa” geçmişten günümüze yeryüzünde var olan tüm uygarlıkları her açıdan etkilemeye ve bir ölçüde biçimlemeye devam etmiştir.
İnsanların doğayı ne zaman taklit etmeye başladıkları konusu tartışılır bir konudur. Biyomimetik kavramından önce de insanlar doğada var olduklarından itibaren doğayı taklit etmeye başlamıştır. Yaşadığımız çağda ise dünyamızın kaynaklarının hızlı tüketilmesi konusu sanatçıların ve bilim adamlarının odak noktası haline gelmiş, onları yeni çözüm arayışlarına yöneltmiştir. Bilim adamları üretim ve tüketim sonucunda ortaya çıkan ve doğanın bozulmasına neden olan kirlenmeden, tedavisi bulunamayan hastalıklara kadar olan mevcut birçok alandaki problemlere yeni çözüm bulmaya çalışırken, içinde bulunduğumuz doğada kendi içerisinde her şeyi çözümlediğini fark ettiklerinde yeni bir bilimin de doğmasını sağlamışlardır.
Biyomimetik bilimini nasıl tanımlarsınız?
Dünyamız gün geçtikçe yeni teknolojilerle kimya, fizik ve biyoloji alanlarında gelişmesine rağmen bu teknolojilerin getirdiği bazı olumsuzluklar yeni sorunlara neden olmaktadır. Her geçen gün gittikçe artan dünya nüfusu, insanlardan kaynaklanan atıkların çoğalması ve doğal kaynakların kısıtlı olması doğanın dengesini bozmaktadır. Günümüzde bilim adamları ve mühendisler mevcut sorunları çözümlemede yetersiz kalındığını açıkça vurgulamakta ve var olan çözüm yollarının doğaya zarar verdiğini söylemektedirler.
Teknolojinin de doğaya verdiği zarar düşünüldüğünde şu andaki çözümler yeterli olmamaktadır. Doğaya zarar vermeyen doğayla uyumlu çözümler nasıl olabilir sorusuna 1997 yılında Janine Benyus “Biomimicry: Inspired by Nature” adlı kitabı ile cevap vermiştir. Janine Benyus kitabında çevremizi saran olağanüstü akıllı bir yaşam olduğunu ve bu yaşamı anlamanın yeni çözüm yolları bulmakta kullanılabileceğinden bahsetmektedir.
İnsan yapısı, sistemler kimi zaman arızalanabiliyor; hatta ilgili sistemin topyekûn çöktüğü zamanlar oluyor. Teknik sorunlar bir yana; ekonominin krizlerini bu durumun en belirgin örnekleri arasında sayabiliriz. Hâlbuki dünyanın kendisi yaklaşık 3,8 milyar yıldır, kendi canlı yaşamını ve süreçlerini iyileştirip geliştiriyor; dünya küresi üzerinde var olan malzemeleri sürekliliği sağlayacak biçimde değiştiriyor. Dünyayı yakından ve derinlemesine incelediğimizde; ondan öğrenebileceğimiz pek çok şey olduğunu görüyoruz. Bizim problem olarak gördüğümüz pek çok konuyu, doğanın kendisinin çoktan çözmüş olduğunu fark ederek şaşırıyoruz.
“Biyomimetik Bilim” olarak adlandırılan bu yeni kavram doğada bulunan sistemlerden yararlanarak mevcut sorunlara yeni çözüm yolları aramaya çalışmaktadır. Biyomimetik; doğadaki bir canlının renk, doku, işlev veya biçimsel olarak tam anlamıyla ya da kısmen taklit edilmesi olarak tanımlanmaktadır.
Doğanın bize esin kaynağı olabileceği örnekler neler olabilir?
• Arı kuşlarının 10 gramdan daha az bir yakıtla Meksika Körfezi’ni geçebilmeleri,
• Yusufçukların en iyi helikopterlerden bile daha iyi manevra yapabilmeleri,
• Termit kulelerinde bulunan iklimlendirme ve havalandırma sistemlerinin, donanım ve enerji sarfiyatı bakımından insanların yaptıklarından çok daha üstün olmaları,
• Yarasanın çok-frekanslı ileticisinin, insanların yaptığı radarlardan daha verimli ve duyarlı çalışması,
• Işık saçan alglerin vücut fenerlerini aydınlatmak için çeşitli kimyasalları bir araya getirmeleri,
• Kutup balıkları ve kurbağaların donduktan sonra yeniden hayata dönmeleri ve organlarının buz nedeniyle hasara uğramaması,
• Bukalemunun ve mürekkep balığının, bulundukları ortamla tam bir uyum içinde olacakları şekilde derilerinin renklerini, desenlerini anında değiştirmeleri,
• Arıların, kaplumbağaların ve kuşların haritaları olmadan uzun mesafeli uçuşlar yapabilmeleri,
• Balinaların ve penguenlerin oksijen tüpü kullanmadan dalmaları,
• DNA sarmalının bilgi depolama kapasitesi,
• Yaprakların fotosentez işlemi ile yılda 300 milyar ton şeker üretimi yaparak dünyanın en büyük kimyasal işlemini gerçekleştirmesi…
Geçmişte ve günümüzde doğa gözlemlenerek geliştirilen teknoloji ve ürünlere örnek olarak neleri verebiliriz?
Savaş taktikleri ve teknolojisi
Romalıların ordularında kullandıkları çeşitli zırhları doğadaki hayvanları gözlemleyerek yaptığı düşünülmektedir.
Mimari
Biyolojik esinli deneysel projelerden birisi olan ve Ulrich Knaack tarafından tasarlanan bina cephesi, iki cam levha arasına yerleştirilen eğreltiotu ya da yaprak döken diğer bitkilerden oluşmaktadır. Bu sistem, bitkilerin büyümesi için yağmur suyunu depolarken, bitkiler, kışın güneşin geçişine, yazın da iyi bir gölgelendirme oluşturmaya olanak tanımaktadır.
Malzeme bilimi, tasarım ve teknoloji
Malzeme, kelime anlamı “bir cismi üretmek için kullanılan doğal ve yapay olarak üretilen maddeler” olup, metal alaşımları, seramik, cam, kompozitler, bio-malzemeler, akıllı ve nano gibi geniş ve oldukça çeşitli bir yelpazeye sahiptir. Son 150 yıl içerisinde malzeme alanındaki gelişmeler ve değişmeler malzeme çeşitliliğini arttırmış, insanların yaşamlarını etkilemiştir.
Bilim alanındaki son gelişmeler doğada bulunan pek çok varlığın malzeme oluşumundaki etkisini arttırmıştır. Örneğin bilim adamları örümceklerin ağlarının çelikten daha dayanıklı, ondan daha esnek ve hafif olmasından hareketle tıp alanından askeriyeye kadar geniş bir alanda yeni çözümler üretmişlerdir. Örümcek ağı inanılmaz bir biomateryal olarak adlandırılmaktadır.
Shinkansen tren tasarımı
Sessiz ve hızlı uçabilen bir canlı olan baykuşların vücutları ince, yumuşak ve tırtıklı tüylerle kaplıdır. Bu tüyler sayesinde baykuşların sessiz ve hızlı uçabildiğini gören bilim adamları bu bilgiyi farklı alanlarda değerlendirmişlerdir. Nitekim Japon mühendisleri ve tasarımcıları hızlı ama sessiz bir tren yapımında baykuşların uçma mekanizmalarından yola çıkmıştır. Dünyada “Shinkansen” adıyla bilinen bu trenlerde baykuşun tırtıklı tüyleri sayesinde hava akımını tüyleri arasında küçük girdaplar oluşturarak uçması temel alınmıştır.
Ancak daha sonra başka bir sorunla karşılaşılmış, tünellere girildiğindeki sonik patlamaların giderilmesi başarılamamıştır. Birçok araştırma yaptıktan sonra trenlerin burun kısımları ile ilgili birkaç tasarım yapılmıştır. Trenin kesit alanını azaltıp trenin baş kısmını sivrileştirip pürüzsüzleştirmişlerdir. Ama çözüme ulaşamayınca doğadan başka örnekler aramaya başlamışlardır. Ve doğadaki çözümün “yalıçapkını” adlı kuşta olduğunu öğrenmişlerdir.
Yalıçapkını kuşunun gagasının yapısı sayesinde hava gibi (direncin az olduğu) yerden suya dalarken (daha fazla direncin olduğu yere) geçişte bir enerji azalmasının olduğu bilgisine ulaşmışlar ve trenlerin ön tarafı yalıçapkını kuşunun gagası şeklinde tasarlanarak sorun giderilmiştir.
HAVACILIK
Yusufçuk (Dragonfly)

“Dragonfly” adlı Skorsky firmasının tasarladığı helikopterin tasarım kaynağı yusufçuk böceğidir. Skorsky firması yusufçuğun havadaki uçuş manevralarını inceleyerek bilgisayara bu fotoğrafları aktarmış ve böceğin uçuş mekanizması araştırılmıştır.
Tekstil
Geko adındaki bir cins kertenkelenin ayaklarında bulunan girinti ve çıkıntıların sayesinde her yüzeye yapışabiliyor olmasından yola çıkılarak yüksek tutunma yeteneğine sahip tırmanma ayakkabıları geliştirilmiştir.
Cırt cırt
Velcro veya cırt tipi kumaşlar iki öğeden oluşur. Tekrar tekrar bir araya getirilip ayrılacak olan yüzeylere dikilmiş olan erkek ve dişi kumaşlar. Bir taraf mini boyutta iplik halkalardan, diğer taraf ise daha da küçük boyutta iplik kancalardan oluşur. İki taraf bir araya getirildiğinde kancalar halkalara girip geçici ama yeteri kadar sağlam bir bağ oluşturur. Ayırma esnasında oluşan “cırt” sesi dolayısıyla da cırt kumaş tabiri ortaya çıkmıştır.
“Cırt cırtları” NASA’nın kullandığı uzay giysilerine kadar her yerde görmek mümkündür. Kısaca bu ürünün nasıl geliştirildiğine bakarsak, 1941 yılında İsveçli mühendis George Mestral köpeğini gezdirirken çoraplarına ve köpeğinin tüylerine dikenler yapışmıştır. Bu dikeni daha sonra mikroskop altında incelemiş ve velcroyu tasarlamıştır.
Muhteşem bir aerodinamik tasarım ve sürtünme direnci çok düşük bir deri:
Köpekbalığı
Köpekbalığı derisinin sudaki sürtünme direncini azaltması daha hızlı ve daha az enerji harcayarak yüzebilmek için yüzücü ve balıkadam kıyafetlerine esin kaynağı olmuştur.
Biyomimetik doğadan esinlenmemiz için nasıl bir metot öneriyor?

  1. İlk aşamada ana amaç bir ihtiyacın belirlenmesidir.
  2. Tercüme denilen ikinci aşama ise bu gereksinimi ortaya çıkaran sorunun doğadaki çözüm olarak karşılığı nedir? Sorusuna yanıt bulmaktır.
  3. Gözlemleme aşamasında en iyi ve en doğal olanın yanıtı bulunmalıdır.
  4. Problemin çözümündeki en başarılı organizma/sistem belirlenmelidir (ayrılmalıdır)
  5. Uygulama bölümünde modeller geliştirilmektedir.
  6. Değerlendirme ise doğanın prensiplerine göre modellenen yapının başarılı olup olunamayacağına karar verildiği, tasarım sürecinin ve sonuçların elekten geçirildiği aşamadır.
    Gelecekte bir kelebek gibi zarif ve sessizce uçabilen bir hava taşıtı sizce mümkün olabilir mi? Doğada örneği var, neden olmasın.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.