Biyomimikri, Her şey, biz insanların doğadan ilham almak istemesi ile başladı. İnsanlar, gözlem yeteneği gelişmiş en akıllı varlıklar olarak tarihsel olarak bu ünü hak etmiş ve günümüzde de bu potansiyeli sürdürmektedir.
Günlük hayatta kullandığımız ekipmanlardan, bulunduğumuz yerlere ve izlediğimiz programlara kadar birçok tasarım harikası buluş ve icattan bahsedelim. Tersine mühendislik için hazır mıyız?
İnsanın karşılaştığı tüm zorlukların doğada cevabı vardı!
Biyomimikri Nedir?
Bios (Yaşam) ve Mimesis (Taklit) kelimelerinden türetilmiş olan, Yaşamı Taklit Etmek anlamına gelen bir kelimedir. Yaşamın zorluklarını doğadaki benzerliklere bakarak taklit etme, bu uygulamanın temelidir.
Doğa bize her zaman çözüm var der, biz ise bunu duyarız ya da duymayız. Yaşamın sunduğu empatiyi anladığımızda, termitlerin inşa ettiği gökdelenler ve kuşların insanlara ilham kaynağı olmuş dalışları gibi zorlukları aşabiliriz.
Milyarlarca yıllık gezegenimizde zaten var olan tasarım harikalarını biraz araştırma ve geliştirmeden sonra, biz insanların kullanımına sunan bilim Biyomimikri’dir.
Amacımız, sürdürülebilir tasarım zorluklarını çözerek yeni yaşam biçimleri üreten ürünler, süreçler ve sistemler oluşturmak. Biyomimikri, doğadan öğrenmekle kalmayıp aynı zamanda gezegenimizi iyileştirmek için kullanılabilir. Doğadan ilham alarak güçlü iyileştirici etkileri deneyimliyor ve iş birliğiyle zorlukları çözmek için güçleniyoruz.
Biyomimikri Temelleri
Biyomimikri, dünyaya bakış açımızı değiştirdik ve verimli, etkili ürünler sunma amacıyla hazırladığı kolaylıklarla takdiri hak eden bir iş koludur. Mangrove Still’in kurucusu Alessandro Bianciardi’nin söylediği gibi;
“Hayatımın yıllarını onları taklit etmeye çalışırken harcadığım bu ağaçlarla bir akrabalık hissetmeden edemiyorum. Aslında şimdi tüm ağaçları farklı görüyorum.”
Doğada ve orada yaşayan doğa sakinleri canlılar, yaşadıkları doğayı korumayı teşvik ederler, yaptıkları bize ilham kaynağı olan her şey ile yaşam alanlarını, ekosistemleri canlı tutarlar,
Biyomimikri Nerelerde kullanılmaktadır?
Bugün bilimin bize sunduğu imkanlarla İnşaat, mimari, moda, tarım, enerji, gıda atıkları, tıp, sanitasyon, savunma sanayi, toplu taşıma ve daha aklımıza gelmeyen birçok sektör ve alanda biyomimikriden faydalanıyoruz, dilerseniz şimdide bazı örnekleri görelim.
Biyomimikri Örnekleri
Türbin Kanatları; Bugün günümüzde kullanılan modern türbin kanatları, hayatımızda karşılaştığımız ve aklımıza gelen ilk önemli bir biyomimikri örneklerinden birisidir. Peki türbin kanatlarının konsepti nereden ilham alınmıştır?
Kambur balinaların paletlerinin yapısından ilham alınarak yapılmıştır. Kambur balinaların yüzgeçleri yaklaşık 5 metre uzunluğundadır ve pektoral adı verilen ve önemli ölçüde yüksek bir oranda hızlanmalarına yardımcı olan tümseklere veya düzensizliklere sahiptir. Bizim bugün bu modelden türettiğimiz türbin kanatları tipik olarak bu düzensizlik kullanılarak, kenarlarında üç boyutlu tümsekler içerir. Böylece hava veya su gibi akışkanların düzgün akışı için ayrı bir geçiş sağlanmasına yardımcı olur ve sayede cihazın genel verimliliğini artırır. Ayrıca gürültü kirliliğini önemli ölçüde azaltmaya yardımcı olur. Bu tür türbin kanatları, esas olarak havalandırma fanları, motorlar, sulama pompaları, rüzgâr enerjisi santralleri ve diğer çeşitli benzer sistemlerde uygulama bulur.
Yapılan araştırmalar, geleneksel kanatçıkların biyomimetik kanatçıklarla değiştirilmesinin, sürükleme kuvveti miktarını orijinal değerin üçte birine kadar azalttığını ve toplam kaldırmayı %8 oranında iyileştirdiğini gösteriyor. Saatte 10 mil hızla hareket eden modern türbin kanatlarına sahip rüzgâr enerjisi santrali, saatte 17 mil hızla hareket eden geleneksel türbin kanatlarına sahip yel değirmenleriyle üretilen aynı miktardaki gücü üretmeye eğilimlidir.
Bazı örnekler
Hızlı trenler; Gerçek hayatta en klasik ve en çok bilinen bir biyomimikri örneğidir. Daha önce, bir mermi treni bir tünelden geçtiğinde, trenin hareketi tünelin kavisli yapısına doğru iterek basınçta önemli miktarda değişikliğe neden oldu.
Tünel içindeki hava basıncı kademeli olarak arttı ve tren tünelden çıktığında aniden serbest bırakıldı.
Bu, sonik patlama veya tünel patlaması olarak bilinen yüksek yoğunluklu bir sesin gelişmesine yol açtı. Bu sorun, tünellerin yakınında oturanlar için büyük bir rahatsızlık yaratıyordu. 1994 yılında Eiji Nakatsu, hızlı trenlerin ürettiği sonik patlamanın çözümünü buldu. Eiji Nakatsu, kuş gözlemciliği hobisi nedeniyle sonik patlama sorununun çözümü için kuşlardan ilham aldı. Bir yalıçapkınının gagasını suya soktuğunu ve çok fazla su sıçratmadan avını aradığını gözlemledi. Bu gözleme dayanarak, Eiji Nakatsu, tren için yalıçapkını gagasının şeklini andıran 50 fit uzunluğunda dar bir yapı tasarladı. Sonik patlama sorununun çözümünün yanı sıra, trenin yapısındaki bu değişiklik, genel verimliliğin de %15 oranında artmasına yardımcı oldu.
İğneler; Hepimiz hastanelerde tıbbi bir şırınganın ucuna takılan iğneleri görmüşüzdür, gerçek hayatta en aşina olduğumuz biyomimikri kavramının çok belirgin bir örneğidir. İğnelerin yapısı tipik olarak sivrisineklerden ilham alır. Bir sivrisinek, bir uyuşturma maddesi, yani genellikle tükürük kullanımı, ince dişli hortumun damarlara düzgün bir şekilde sokulması, delip geçerken kontrollü titreşim üretimi dahil olmak üzere damarlarımızdaki kanı kolayca emmek için çeşitli kritik taktikler uygulama eğilimindedir. Araştırmacılar genellikle, damarlara sıvı enjekte etme, delme prosedürü, ameliyat vb işlemleri nispeten daha verimli ve kolay hale getirmek için tüm bu kriterleri ürünlerine dahil etmeye çalışırlar.
Mayolar; Profesyonel yüzücüler için yapılan mayoların çoğunun tasarımı, köpekbalıklarının derilerinin yapısına dayanmaktadır. Yeni bir keşifle birlikte köpekbalıklarının derisinin tamamen dermal dişlerle kaplı olduğu öğrenilmiştir.
Biyomimikri Örneklerinin devamı
Köpekbalıkları harekete maruz kaldıklarında, bu dermal dişler düşük basınçlı bir bölge oluşturma eğilimindedir. Böylece fazla sayıda girdap oluşturur ve girdabın ön kenarı, sürükleme kuvvetinin büyüklüğünü azaltmaya yardımcı olur ve köpekbalığını ileri yönde çeker. Bu, köpekbalığının minimum miktarda uygulanan kuvvetle daha hızlı hareket etmesine yardımcı olur. Mayo imalatında benzer bir konsept, yüzücülerin yüzme hızını artırmak ve yüzücünün dışarıdan uyguladığı kas kuvveti miktarını azaltmak için kullanılıyor. Önemli bir ayrıntı ise bu tür mayolar olimpiyat oyunları gibi uluslararası yarışmalarda yasaklanmıştır.
Kamuflaj; Kamuflaj kavramı veya fikri, tipik olarak doğada var olan ahtapotlardan veya diğer kafadanbacaklılardan ilham alır. Kalamarlar gibi kafadanbacaklılar, çevredeki elementleri algılayabilen ve şekillerini, yapılarını ve diğer fiziksel özelliklerini buna göre dönüştürebilen bir cilt hücresi ağının yardımıyla cilt rengini değiştirebilir. Genellikle, bu tür hayvanlar aynı zamanda çevreye biyolüminesans* gösterme yeteneğine de sahiptir. Kafadanbacaklıların çoğu, yırtıcılarından saklanmak için bir kendini savunma mekanizması olarak renk değiştirme yeteneklerini kullanır. Bu yetenek elbette doğadan ilham almak isteyen bilim insanların ilgisini çekmiş ve bu maksatla askeri uygulamalar için tasarlanmış bir dizi kamuflaj giysisi, kafadanbacaklılardan esinlenmiştir. Bu tür giysiler tipik olarak bir dizi aktüatör, sensör ve reflektörden yararlanır.
Hava Sanayi; Uçak mühendisliği ve aerodinamik, gerçek hayattaki klasik biyomimikri örneklerinden biridir. Aerodinamik, havada hareket etme eğiliminde olan nesnelerin kuvvetleri ve hareketinin incelenmesidir.
Aerodinamik genellikle uçak endüstrisinde yer alan ticari uçaklar, savaş uçakları, roketler, dronlar vb havada hareket eden nesneler tasarlanırken sıklıkla uygulanır. Kuşlar ve onları takip eden kalkış ve iniş mekanizmaları izlenerek uçakların ve diğer benzeri hava araçlarının tasarımında başarı ile uygulanır. Hemen hemen tüm hava taşıtlarının mevcut tasarımı, kuşların vücut yapısından oldukça ilham almıştır. Örneğin, bir uçağın kanatlarını incelerseniz, kanatlarının bir kuşun kanat şekline çok benzeyen bir şekilde yapıldığını kolaylıkla fark edebilirsiniz. Bunu resimde net göreceksiniz. Sizce de müthiş değil mi? Harika bir tasarım.
Ve tabi klima
Klima; Çeşitli büyük binaların iklimlendirme ve sirkülasyon sistemleri genellikle doğada bulunan termit höyüğünden esinlenmiştir. Yakından baktığımızda bir termit tümseğinin yüzeyi, havanın kolayca girip çıktığı minik minik delikler içerir. Termal kütlenin yüksek değeri, bina içinde sıkışan aşırı ısı miktarını emmeye yardımcı olur. Binanın yüzeyindeki küçük çıkıntılar, gündüz ısı kazanımını ve gece ısı kaybını azaltır. Ayrıca, bina içine yerleştirilen fanlar, hava dolaşımına yardımcı olur. Leonardo Da Vinci 1500’lü yıllarda, Willis Carrier 1900’lü yıllarda buradan ilham aldı mı tam bilmiyoruz ama modern bilim bu tersine mühendisliği iyi kullanmıştır.
Amortisör; Hepimizin günlük yaşamımızda karşısına çıkan otomobiller, mekanik cihazlar, jeneratörler vb gibi çeşitli uygulamalarda kullanılan amortisörlerin yapısı, ağaçkakanlardan ilham alır.
Ağaçkakan, gagasını saniyede yaklaşık yirmi iki kez ağacın yüzeyine vurarak delik açar. Gaganın sert ve esnek yapısı, uzun, dar yay benzeri bir dil tarafından desteklenir. Ayrıca, tekrarlayan hareketin neden olduğu titreşimi bastırmak için kafatasında süngerimsi bir kemik bulunur. Bu özellikler, verimliliği artırmak ve gürültüyü azaltmak için amortisörlerin yapısına kolayca dahil edilebilir.
Son bir bonus daha paket servis çantaları da benzer bir şekilde icat edilmiştir. Bunu ayrıca linki tıklayarak makalemizden okuyabilirsiniz.
Keyifle okuduğunuzu umuyoruz.
*Biyolüminesans, canlı organizmaların kimyasal reaksiyonlar sırasında ışık üreterek yaymasıdır.
@tarihlibilim
#science #bilim #tarih #history #tersinemühendislik #engineer #yaşamıtaklitetmek #biomimikri #tarihlibilim
1 comment
[…] Biyomimikri, doğadan ilham alan teknolojik ve biyolojik çözümler geliştirme sürecidir. Bilim insanları, uzun yaşayan canlıların genetik sırlarını ve fizyolojik özelliklerini taklit ederek yaşlanma sürecini yavaşlatmayı hedefler. Okyanus midyeleri üzerindeki araştırmalar, hücresel yaşlanmayı nasıl en aza indirdiklerini gösterdi. Bangor Üniversitesi’nden Paul Butler ve ekibi, midyelerin uzun ömürlü olmasını sağlayan genetik mekanizmaları inceleyerek insan hücre yenilenmesini artırmaya yönelik tedaviler geliştirmeye çalışıyor. Bu biyomimikri çalışmaları, özellikle uzay yolculuğu gibi zorlu koşullara dayanıklılık sağlamak için de önemli fırsatlar sunuyor. […]