Biyoloji ve Genetik

Bilim ve Sanatın Doğayı Taklit Etmesi: Biyomimetik

Dünyanın en zeki tasarımcıları ve mühendisleri, insan yapımı teknolojilerimizin çoğunu doğanın tasarımlarını örnek alarak ortaya koymuşlardır. Biyomimikri (veya biyomimetik), doğadaki modelleri inceleyen, sonra da bu tasarımları taklit ederek veya bunlardan ilham alarak insanların problemlerine çözüm getirmeyi amaçlayan bir bilim dalıdır. Biyo kelimesi Latin dilinde “yaşam” anlamına gelirken mimesis kelimesi de “taklit etmek” demektir.

Biyomimetik temelde biyoloji ile alakalıdır, aynı zamanda zooloji, botanik ve kimyadan da yararlanır. Biyomimimetiğin bilim olarak kabul edilmesi 21. yy. ortalarında gerçekleşmiştir. Günümüzde bu kavram pek çok alanda etkisini göstermeye başlamıştır. Bu alanların içerisinde mimarlık ve tasarım da bulunmaktadır. Şimdi birlikte, insanlığın doğanın zarif çözümlerinden aldığı bazı ipuçlarını öğrenelim.

Bazı Biyomimetik Örnekleri

Rüzgar türbinleri ve balina yüzgeçleri

Yüzgeçlerinde inişli çıkışlı yumruları olan bir kambur balina.

Kambur balina inanılmaz derecede büyük ve muhteşem bir yaratıktır. Bu hayvanlar erişkinlikte genellikle 14-15 m uzunluğunda olur. Ağırlıkları da, 30-40 ton kadardır. Ancak, bu devasa cüsselerine rağmen balinalar arasında en çevik ve akrobatik türlerden biri olarak tanımlanırlar. Kambur balinanın yüzgeçlerinin ön kenarında tüberkül olarak adlandırılan yumrular ya da tümsekçikler bulunur.  Bu yumrular, balinanın okyanusta yüzerken hissettiği sürtünmeyi ve direnci azaltarak balinanın suyu hızla kesmesini sağlar. Bu yumrular, daha istikrarlı uçakların, yel değirmenlerinin ve denizaltıların tasarımına ilham verdi. Klimalarda, vantilatörlerde, motorlu taşıtlarda bu teknolojinin kullanılması enerji verimliliğini arttırmaktadır.

Nefes alabilen spor giyim kumaşları ve stoma

Stoma, açılıp kapanma özellikleri ile bitkideki terlemeyi ve gaz değişimini kontrol eden canlı yapılardır. Bitkilerdeki gaz alışverişinden bitki stomaları sorumludur. Stomalar bizlere, nefes alabilen kumaşlar geliştirmemiz için ilham vermiştir. Örneğin, Stomatex®, bitki yapraklarının fiziğinden ilham alan ve Nigel Middleton tarafından icat edilen yüksek performanslı patentli bir kumaştır.  Bu teknoloji, cildimizin terlemeden korunmasını sağlar ve uzun süreler boyunca kuru kalarak ideal vücut sıcaklığını korur.

Stomatex gözeneklerinin yakından görüntüsü. (Fotoğraf: mdpi.com)

Biyomimetik moda dünyamıza bir çok farklı biçimde dahil olmuştur. Örneğin Speedo’nun Fastskin kıyafeti olarak adlandırdığı bir mayo, köpekbalıklarının derilerinde sahip olduğu pul benzeri yapılara sahiptir. Bu pul benzeri yapılar, yüzerken sürtünmeyi azaltmaya yardımcı olur ve bir köpekbalığının hareketinin hidrodinamiğini taklit etmemizi sağlar. Başka bir örnek ise günlük olarak sıkça kullandığımız ve asıl adı velcro olan cırtcırtlardır. 1941 yılında Velcro’yu icat eden İsveçli mühendis George de Mestral, bu ürünü köpeğini gezdirirken çoraplarına ve köpeğinin tüylerine yapışan dikenlerden ilham alarak tasarlamıştır.

Biyomimetik
Velcro 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

Kuşlar ve hızlı trenler

Sessiz ve hızlı uçabilen bir canlı olan baykuşların vücutları ince, yumuşak ve tırtıklı tüylerle kaplıdır. Bilim insanları bu bilgiyi farklı alanlarda değerlendirmişlerdir. Nitekim Japon mühendisleri hızlı ama sessiz bir tren yapımında Baykuşların uçma mekanizmalarından yola çıkmıştır. Ancak daha sonra başka bir sorunla karşılaştırılmış, tünellere girildiğindeki sonik patlamaların giderilmesi başarılamamıştır.

Hızlı trenin sivri ucu, yalıçapkını kuşunun gagasının yapısından kopyalanmıştır.

Araştırmalar sonucunda trenlerin burun kısım tasarımının değişmesi gerektiği anlaşılmıştır. Bu noktada da mühendisler bir kez daha doğadan ilham almıştır. Yalıçapkını kuşunun büyük kafası ve dar gagası vardır. Bu gaga yapısının aerodinamik şeklinden ilham alan mühendisler, onu trenin tasarımına uygulamaya karar verdiler. Günümüzde hızlı trenin sivri ön kısmı, trenin minimum hava direnciyle son derece hızlı (300 km/s) gitmesini sağlar ve bu nedenle gürültü oluşturmaz.

Gekoların yapışkan ayakları

Biyolojiden tasarıma yaklaşımı olarak bilinen bir ürün tasarım tekniği vardır. Bu yaklaşımda önce teknolojik bir sorun belirlenir ardından doğanın onu nasıl çözdüğünü araştırılır. Bilim insanları, doğanın çözümünün sırrını bulduktan sonra da onu yapay olarak kopyalamaya çalışırlar. NASA’nın uzay robotları bunun mükemmel bir örneğidir. NASA, ayaklarında bir yüzeye yapışmalarına yardımcı olan belirli bir malzemeye sahip robotlar geliştirdi. Bu sayede robotlar uzayda onarım yaparken uzay gemisine yapışabiliyor. Bu buluş, kertenkelelerin duvarlarda yerçekimine meydan okuyan yürüyüşlerinin gözlemlenmesi ile gerçekleşti.

Bir kertenkele türü olan gekolar, ayak pedleri yardımıyla yürüdükleri yüzeylere yapışma eğilimindedir. Foto: Papa Bravo

Yukarıda sadece birkaç örneği yer alan Biyomimikri, doğanın uzman tasarım çözümlerinden öğrenmemize izin verdiği için inanılmaz derecede faydalıdır. Doğanın tasarladığı her şey, minimum çaba ve kaynaklarda maksimum getiri sağlar. Yaşamın sömürü, kaynak israfı veya kirletici yan ürünler olmadan devam etmesi için zekice ve güzel yollar bulur. Doğadaki hayranlık uyandıran bu gibi mekanizma ve tasarımlar, teknolojinin birçok alanını zenginleştirme potansiyeline sahiptir. Biyomimetik; bize doğadan öğreneceğimiz ve ilham alacağımız bir çok şeyin olduğunu göstermektedir.

Kaynaklar ve İleri okumalar:

Matematiksel

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu