Yaratıcıdan Kopya Çekmek

YAZAR : Ömer Sâmi HIDIR samihidir@gmail.com

BİYOMİMETİ: YARATICIDAN KOPYA ÇEKMEK

Âyet-i kerîmede buyurulur:

“O, gökleri ve yeri örneksiz yaratandır. Bir işe hükmetti mi ona sadece; «Ol!» der, o da hemen oluverir.” (el-Bakara, 117)

İnsanlığın tekâmülünde peygamberler her zaman yol gösterici ve öğretici olmuş, insanlığın her sahada önünü açmıştır.

Hazret-i Âdem -aleyhisselâm- ilk toprağı işleyendi.

Hazret-i Dâvud -aleyhisselâm- demircilik, Hazret-i Nûh -aleyhisselâm- gemicilik sahasında insanlığı aydınlattı. Bu hikmetin bir diğer tezâhürüne bugün «biyomimeti» denilmekte.

Biyomimeti; tabiatta bulunan canlıları örnek alarak çözülmesi zor problemlerin üstesinden gelmek demektir.

Tabiatta var olan canlıları mühendislik usulleri kullanarak incelemek, hayvan, böcek veya bitki gibi canlıların biyolojik yapı ve hareketlerini mühendislik bilgisi içinde açıklamak.

Yani Yaratıcı’dan kopya çekmek!..

“Her şeyi güzel ve mükemmel yapan Allâh’ın sanatıdır bu.” (en-Neml, 88)

Mühendislik alanında verimi artırmak için birçok araştırma yapılmakta. Fakat şu an kullanılan birçok teknik veya henüz çözülememiş birçok nokta, tabiatta hâl-i hazırda en verimli şekilde bulunmakta. İnsanoğlu sadece onları taklit edebilse birçok engeli aşabilecek.

Günümüz teknolojisinde bilim adamları tabiatta var olan canlıların kendilerine has özelliklerini araştırmakta. Gaye bu özellikleri kullanarak yeni açılımlar yapabilmek.

Dört misal verelim:

EN SAĞLAM!

Journal of the Royal Society Interface isimli dergide yayınlanan çalışmaya göre, araştırmacılar deniz salyangozu olarak bilinen kabuklu ve suda yaşayan yaratıkların dişlerinin dünyadaki en kuvvetli biyolojik malzeme olduğunu ilân etti. Bu zamana kadar bilinen en sağlam malzeme örümcek ağı olarak biliniyordu.

Çok küçük olduğundan, dişlerin mikroskopla incelenmesi mümkün değil, ancak «gotit» isimli sert bir mineralden oluşan çok ince ve sıkı liflerden oluşuyor. Deniz salyangozları bunları kayalardan gıda maddelerini sıyırmakta kullanıyor. Araştırmacı Prof. Dr. Asa Barber ise, bu teknolojiyi kullanarak daha iyi uçaklar, gemiler ve diş dolguları meydana getirebileceklerini söylüyor.

Barber, dişe benzer bu lifleri gerilime dayanma özelliği açısından test etmiş. Çok küçük bu dişlerin her bir ucuna bir kol bağlamış ve örnek bir atomik kuvvet mikroskobuna tâbî tutmuş. Malzemenin dayanımını 5 giga paskal olarak bulmuş, bu değer örümcek ağının sağladığı değerin beş katına yakın.

Eğer deniz salyangozu dişlerinin mekaniğini anlarsak mühendislerin de ürünlerini daha sağlam bir şekilde yapabilmesine imkân sağlamış olacağız.

(Jonathan WebbScience reporter, BBC News 18/02/2015)

DALGIÇ KUŞ

Japonya’nın Shinkansen hızlı trenleri test aşamasında iken, 350-400 km/s hızlara ulaşmakta idi. Bu hızda ilerlerken tünele girmeleri ve tünelden çıkarken meydana gelen ses patlaması, trenin üretimine mâni olmakta idi. Buradaki durumun, basınç farkından kaynaklandığı tespit edildi. İlk olarak tünelleri genişletme fikri tartışıldı, fakat maliyetlerin çok yükseleceği görülerek başka çareler arandı. Firma mühendisleri Eiji Nakatsu, JR West firması ve bir kuş gözlemcisi, birlikte çalışarak yalı çapkını (kingfisher) kuşunun bunu başardığını tespit ettiler.1

Nakatsu ve ekibi kuşun gagasını Shinkansen trenlerine uyarlamaya karar verdi. Yapılan analizlerde kuşun gagasının matematik açısından denklemi kâğıda döküldü ve trenin burun kısmı yeniden tasarlandı. Sonuçta ortaya upuzun bir burun çıktı. Önceki modele göre çok daha uzun olan bu sivri burun sayesinde tünel problemi aşıldı. Tüneldeki hava; trenin sivri burnunun üstünden akıp, kolaylıkla arkasına geçiyor böylece ses engelleniyordu. Bu sayede firma yeni ürettiği 500 serisi trenlerinin hava basıncı değişimini % 30 azalttığını, % 15 daha az elektrik tükettiğini ve hızının ise % 10 arttığını belirtiyor. Yolculara göre ise patlama seslerinin ve genel gürültünün azalması ile daha konforlu bir yolculuk yaşandığı paylaşılmakta.2

1 http://www.kesinbilgi.net/yali-capkini-kusu-ve-hizli-trenler/
2 Zygote Quarterly Dergisi, sa. 2, s. 20.

BAYKUŞ SESSİZLİĞİ

Trenin belli bir hıza ulaşana kadar çıkardığı sesin sebebi, tekerleklerin raylar üzerindeki hareketidir. Ancak hızı 200 km/s olduğunda sesin asıl kaynağı, trenin hava içindeki hareketiyle ortaya çıkan aerodinamik gürültüdür.1

Aerodinamik gürültünün oluşmasındaki bir numaralı sebep ise tepedeki tellerden elektrik almak için kullanılan akım alıcılardır (pentograf). Normalde kullanılan dikdörtgen şekilli pantograflarla gürültünün azalmayacağını fark eden mühendisler, araştırmalarını hızlı ama sessiz hareket eden canlılar üzerinde yoğunlaştırmışlardır.

Araştırmacılar fark etmişlerdir ki bütün kuşlar içinde en sessiz uçuşu baykuş gerçekleştirmekte. Öyle ki bir baykuş; avının üzerine atıldığında, avlanan canlı hiçbir ses algılayamaz. Bir hayalet uçak gibi fark edilmeden uçabilen baykuşun sırrı, kanatlarındaki tüylerdedir. Tüylerin kenarında, bir testeredeki gibi dizilmiş düzenli dişler bulunur. Baykuş kanat çırptıkça hava bunların arasından süzülür ve gürültü engellenmiş olur. Bu istikamette üretilen parçalar ile rahatsız edici ses tamamen ortadan kaldırılmıştır.

Baykuşların düşük sesle uçmasının ardındaki sebeplerden bir tanesi de kanatlarındaki kıvrımlardır. Baykuşların kanatlarında diğer kuşlarda bulunmayan pürüzlü tüyler vardır. Bunlar gözle bile görülebilir. Hava akımında oluşan ses, girdaplardan kaynaklanır. Girdaplar büyüdükçe ses de artar. Baykuşun kanadında çok sayıda pürüzlü çıkıntı olduğundan, büyük girdaplar yerine küçük girdaplar oluşur ve baykuş son derece sessiz bir uçuş gerçekleştirir.

Sonunda trenin üzerindeki gürültüyü, baykuşun sahip olduğu düzensiz tüy prensibine benzeyen kanat şeklinde pentograflar kullanarak etkili biçimde azaltmayı başarmışlardır.2

1 https://asknature.org/idea/shinkansen-train/
2 Zygote Quarterly Dergisi, sa. 2, s. 18.

BÖCEK DEYİP GEÇME!

Yenilenebilir enerji kaynaklarıyla ilgili çalışmalar gün geçtikçe artıyor. Güneş enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi için kullanılan güneş gözelerinin maliyetinin düşürülmesi ve verimliliğinin artırılması, güneş enerjisi ile ilgili en yoğun çalışmaların yapıldığı alan.

Güneş gözelerinde kullanılan materyal üzerine yürütülen çalışmalarda perovskit adı verilen bir maddenin hem daha az maliyetli hem de güneş panellerinde yaygın olarak kullanılan silikon kadar etkili olduğu, hattâ geliştirilerek çok daha verimli hâle getirilebileceği keşfedilmişti. Ne var ki perovskit, hassas ve kırılgan bir yapıya sahip olduğu için yaygın biçimde kullanılamıyordu.

Stanford Üniversitesinden bilim insanları, çok sayıda petek biçimli merceğin bir araya gelmesiyle oluşan böcek gözünden ilham alarak geliştirdikleri perovskit güneş gözelerini, yaklaşık 500 mikron (0,5 mm) genişliğinde altıgenlerden oluşan çok sayıda minik iskelenin içine yerleştirdi. Böylece bal peteği biçiminde tasarlanan güneş paneli, mekanik baskıya karşı daha dirençli, kırılmaya karşı daha dayanıklı hâle getirildi. Çalışmayı yürüten ekibin başındaki Prof. Dr. Reinhold Dauskardt; yeni tasarımın perovskitin verimliliğini düşürmemekle birlikte, kırılganlığını da azalttığını ve bu yüzden yaygın kullanımının önünün açılabileceğini belirtiyor. Bunun yanı sıra, yeni tasarımıyla perovskitin güneş gözelerinin çatılarda kullanılan güneş panelleri gibi yüksek sıcaklığa ve neme karşı da dayanıklı olduğu ve zorlu şartlar altında bile (altı hafta boyunca 85°C sıcaklık ve % 85 bağıl nem oranı altında) enerji üretebildiği tespit edildi.

(Nurulhude BAYKAL, Tübitak Bilim Dergisi)