Taklit etmek genelde olumsuz anlamda kullanılsa da iş biyomimetiğe gelince aslında olumlu anlam kazanmaktadır. İngilizcesi “biomimetic” veya “biomimicry” olan bu bilim dalı birçok alanda bizlerin karşısına çıkmaktadır. Sunumlarında “doğayı kopyaladık” veya “doğadan esinlendik” diye konuşan bir bilim insanı duyarsanız muhtemelen biyomimetik alanı ile ilgileniyordur. Kısacası biyomimetik, doğada hali hazırda bulunan fonksiyonların taklit edilerek sentetik olarak üretilmesi ve çeşitli aplikasyonlarda kullanılmasıdır.
BİYOMİMETİK NASIL BİR YOL İZLER?
Biyomimetik ile ilgilenen insanlar genelde bir problem veya soru ile yola çıkarlar. Örneğin; düz duvara tırmanabilen bir robot yapabilir miyiz? Böyle bir robot yapılırsa bir çok alanda insanların hayatını kolaylaştıracak uygulamalarda kullanılabilir. Yangın çıkan binalarda, arama kurtarma çalışmalarında veya deprem sonrası tespitlerde görev alabilir. Böyle bir robot yapabilmek için önce tırmanacak robot ile tırmanılan yüzey arasında sağlam bir yapışkanlık veya tutunma özelliği olması gerekli. Peki doğaya baktığımız zaman düz duvara tutunma ve tırmanma özelliği olan hangi hayvanlar var? Çoğunlukla kertenkeleler ve böcekler. Bu hayvan çeşitlerinin içinde vücudu ağır olan ve kısa zamanda uzun mesafe katedebilen hangisi? Geko kertenkelesi!
Bilim insanları bu Geko kertenkelesinden bir kaç tane toplayıp üzerinde inceleme yapmaya başlarlar. İnceleme yaparken sorulan sorulardan biri şudur: “Geko’nun ayaklarında bulunan fonksiyonu sağlayan yapıyı sentetik olarak üretebilir miyiz?” Çünkü sentetik olarak üretmek bu fonksiyonun bir çok uygulamada kullanılabilmesi demektir. İncelemeler sonucunda Geko’nun ayaklarında hiyerarşik bir yapı olduğu tespit edilir. Yukarıdaki resimde ayaklarda gördüğümüz yatay yapılar aslında mikron boyutunda “seta” denilen daha küçük yapılardan oluşmuştur. Bu yapılar da nanometre boyutundaki (1 metrenin milyarda biri) binlerce spatül şeklindeki uçlu yapılardan meydana gelmiştir. Bir Geko’nun ayağında milyonlarca spatül olduğu bilinmektedir. Spatüller, “van der Waals” ismi verilen zayıf kuvvetler ile Geko’nun tırmandığı yüzey arasındaki tutunmayı sağlarlar. Bu kuvvet gerçekten çok zayıf bir kuvvettir fakat bu kuvveti milyonlar ile çarptığınız zaman Geko’nun ağırlığını taşıyacak, ona hız ve manevra kabiliyeti verebilecek büyüklükte olduğu anlaşılır.
Mühendisler Geko’nun ayaklarındaki yapıyı taklit etmeyi başarmış ve şu anda bazıları hala araştırma halinde olan yararlı uygulamalar üzerinde çalışmaktadır. Örneğin, Kaliforniya’da Stanford üniversitesinde, koşan-tırmanan-uçan robotlar üzerine çalışmaları olan Mark Katkosky ve öğrencileri gerçekten de duvara tırmanabilen ve Geko’ya benzeyen Stickybot III isminde bir robot tasarlamışlardır. Hatta, 70 kg ağırlığındaki bir insanın dışarısı cam olan bir binaya tırmanabileceği bir aparat dahi geliştirmişlerdir.
BİYOMİMETİK ÖRNEKLERİ
Biyomimetik alanının en çok bilinen örneklerinden birisi de Lotus yaprağıdır. Lotus yaprağı özünde su sevmez (hidrofobik) bir özelliğe sahiptir. Yağmur yağdığı veya sabahları çiğ oluştuğu zaman su damlacıkları Lotus yaprağının üzerinden yuvarlanarak kayar. Kayma sırasında yaprağın üzerinde toz ve yabancı maddeleri de beraberinde götürür. Yani Lotus yaprağının kendi kendini temizleme fonksiyonu vardır. Lotus’un hayvan değil bitki olması da dikkat çekicidir. Bu bitkinin üzerindeki yapıyı taklit ederek bilim adamları ve mühendisler araba ve bina camlarından uzay araçlarına kadar kendi kendini temizleyen yüzeyler üzerine çalışmaktadırlar. Doğada keşfedilmiş tek bir fonksiyonun insan hayatında birçok alanda kullanılması bu bilim dalına olan ilgiyi gün geçtikte artırmaktadır.
Balık sürüleri beraber hareket ederken su içinde oluşturdukları vorteks ve spiral şeklindeki su akımları sayesinde daha az enerji harcayarak yüzerler. Bunu inceleyen mühendisler rüzgar tarlalarındaki enerji için kurulan rüzgar güllerini birbirlerinden uzak mesafelere kurmak yerine oldukça yakın aralıklı yerleştirmişlerdir. Sonuç olarak enerji üretimi 5-10 kat artmıştır. Bu çalışmada su ve havanın ortak konusu olan akışkanlar mekaniğinin önemi de büyüktür.
Su kaynaklarının çok kısıtlı olduğu çöllerde yaşayan böcek türlerinden biri olan karanlık böceği (en üstteki fotoğraf) ihtiyacı olan suyu havadaki su buharından elde eder. Su buharı, böceğin dış vücudunda bir çiğ tanesi gibi birikir. En kuru ortamlardan biri olan çöllerde bu böceklerin hayatta kalabilmesinin yegane kaynağı bu özelliktir. Bu özelliği taklit ederek havadaki nemden kendi kendini doldurabilen su şişesi üzerinde çalışan mühendisler bulunmaktadır. NBD nano isimli bir firma sis toplayan kumaş geliştirme üzerine çalışarak suyun az olduğu bölgelerde alternatif su kaynakları geliştirmektedir.
Derilerinde bakteri bulundurmayan Galapagos köpekbalıklarından esinlenerek hastanelerde kullanılabilecek antibakteriyel yüzeyler üzerinde yapılan çalışmalar biyomimetiğin çok ilginç örneklerinden biridir. Sharklet isimli firmanın geliştirdiği ürünler hastanelerde en çok dokunulan kapı kolları, merdiven tutanakları, yatak kenarları gibi yüzeylerde kullanılırsa hasta ziyaretine gelen yüz binlerce insanın ve gününün büyük kısmını hastanelerde geçiren doktorların ekstra hastalıklar kapmasını engellenebilir.
İnsanlığın problemlerine çare olabilecek bir çok çözüm doğada hali hazırda bulunmaktadır. Tabi onu bulmak, incelemek ve sentetik olarak üretmek zaman alan bir durumdur. Fakat sonuçlar tüm insanlığa yarar sağlayabilecek ürünler vermektedir.
Siz de kendi hayatınızdaki bir problemi çözmek için doğadan esinlenerek bir fonksiyon bulabilir misiniz? İyi araştırmalar!
Kaynaklar-Fotoğraflar
- Biomimetics and Dexterous Manipulation Lab, Stanford, CA 94305.
- Geckskin™, University of Massachusetts, Amherst, MA 01003.
- Janine M. Benyus, Biomimicry: Innovation inspired by nature.
- https://www.sharklet.com/2015/01/19/surface-micropattern-resists-bacterial-contamination-transferred-by-healthcare-practitioners-2014/
- James Anderson, Onymacris unguicularis (darkling beetle) close-up picture, taken in Namibia on October 14, 2008.
