İlham Kaynağı Tabiat

İnsanlık yaratıldığı andan itibaren hep doğruyu ve hakikati aramış, O yolda gayret sarfetmiştir. Bunun sebebi ise mutlak güzelden gelmiş olması ve yine ona dönmekte olduğundan dolayı olsa gerektir. Mükemmele ulaşma, sosyal hayatta olduğu gibi teknolojik çalışmalarda da hedef olmuştur.

Çevremize baktığımızda gördüğümüz muhtelif mahiyetteki harikulade makineler, yüzyılların tecrübe birikimlerinin neticesiyle kemale eren ilmin semereleridir. Bu aletlere hammadde olacak malzemelerin kalitesi nispetinde ve mevcut bilgilerin çok iyi kullanılmasına göre netice elde edilir. Herhangi bir şeyin mükemmel olabilmesi için ona esas alınan numunenin mükemmel olması lazımdır. İnkâr edilemeyecek bir hakikattir ki tabiatta bulunan herbir varlıktan ilim adamlarının alabilecekleri pratik ve orijinal pek çok dersler vardır.

Ayrıca, tabiatın aynen taklidi mümkün değildir. İnsan, onu kendine model alarak faydalı keşifler yapabilir. Biyolojik sistemleri taklit edebilmek için öncelikle onlardaki kabiliyet ve güzellikleri kavrayabilecek ilmi prensiplere ve hünere sahip olmak gereklidir. Daha sonra bu yaşayan organizmadaki şifre, biyolojinin belli kaideleri kullanılarak çözülebilir. Ve neticede bulunan bu şifreyi kendi dizaynına veya meselenin çözümüne adapte etmek lazımdır ki, mühendisin rolü burada ortaya çıkmaktadır.

GELECEĞİN TEKNOLOJİSİ

Bu gördüğümüz kâinat, sanki bir harf içine derc edilen bir kitaptır. İnsan şuurunun vasıtası ile keşfolunan birçok ilim sahaları, bu muhteşem eseri inceleyip, araştırarak kendi bakış açılarına göre muhtelif neticeler elde edebilirler. Mesela tıp ilminden sorulsa, tabiatın muntazam bir eczahane, kimya ilmine sorulsa, bu tabiatın muhteşem bir kimyahane, makine ilmi için muntazam bir fabrika, ziraat ilmi ise her nev’i mahsulü yetiştirebileceği bir tarla ve bahçe olduğunu söyleyecektir. Askeri işlerle meşgul olan birisi ise zemin yüzünü bir ordugâha benzetecek ve her bahar mevsiminde yüzbinler muhtelif askerin bütün ihtiyaçlarının ve masraflarının karşılanması ile birlikte askere alındığını ve her sonbaharda da bunların tekrar terhislerinin gerçekleştirildiğini size anlatacaktır.

Geleceğin endüstrisinin temellerinden belki de en ehemmiyetlisini biomekanik teşkil edecektir. Bilhassa malzeme bilimlerinde bioteknoloji yaygın bir tatbik sahası bulmaktadır. Yüksek teknolojinin peşinde koşan pek çok kuruluş bu mevzuya eğilmiş ve maalesef bunda da bizi geçmişlerdir. Bazı biyolojik esaslardan hareketle malzeme bilimine yapılan katkılara birkaç misal verelim:

Örümcek ağının yüksek mukavemeti, direnci ve tokluğu pek çok laboratuar tarafından araştırılmaktadır. Ağaç ve kemiğin yapısı ise dayanıklı, hafif gözenekli ve petekli yapıların ilham kaynağı olmuştur. Bunlar ise, ideal yapı elemanlarıdır. Bilinen bir başka misal, oluklu mukavvanın yapısıdır. Ortadaki oluklu kısım iki tarafından düz kağıtlarla yapıştırılınca ortaya sağlam bir yapı çıkmaktadır. Diğer bir misal olarak, uçağın kanat ve gövdesindeki alüminyum levhacıklar bal peteği şeklinde yerleştirilerek iki tarafından yapıştırılıp oldukça hafif fakat çok sağlam bir yapı elde edilebilir (Şekil-1).

Bu avantajlı yapıların en mükemmellerine tabiatta rastlamaktayız. Ağaç, uzun hücrelerden müteşekkil çok halkalı zincir şeklinde moleküllerden yapılmış bir yapıya sahiptir. Bir ağaç hücresi şu şekilde teşekkül etmektedir. Başlangıçta çok ince ve esnek bir yapıya sahip ve selülozik liflerle takviyeli birinci duvar teşekkül eder. Daha sonra bu duvar büyüyerek iç içe üç katlı ikinci hücre duvarı meydana gelir. Her bir tabaka farklı istikamette liflerle takviye edilmiştir. Her bir tabakadaki lifler kendi içinde ayrı bir düzene sahiptir (Şekil-2). Bu harika nizam, ağacın sertliği ve mukavemetini hücre ekseni istikametinde, dik doğrultuya nisbeten üç kat daha artırmaktadır. Bilindiği üzere kompozit malzemeler, yüksek teknolojinin gelişmesinin en mühim unsurlarından birisidir. Bizler ise kompozit malzeme yapısını en mükemmel bir şekilde tabiatta görmekteyiz.

Kemiğe bakılacak olursa, piezoelektrik bir yapıya sahiptir. Üzerine tatbik edilen zorlamanın asal ekseni istikametinde büyür. Yapısı ise inorganik kalsiyum bileşikleri [Ca₅OH (PO₄)3] (hydroxy-apatite) ve liflerden müteşekkil bir kompozittir. Kemiğe sağlamlık kazandıran, içi hücreli dış yüzeyi ise sert olan sandviç şeklindeki yapısıdır.

Fizik ve hayat bilimleri arasındaki müşterek noktalar arttıkça, tabii malzemelerin yapılarındaki mükemmelliğin, mikro yapılarındaki hiyerarşik düzenden, yani yaradılışından kaynaklandığı anlaşılmaktadır. Öyle bir hiyerarşik düzen ki en küçük atom ve moleküllerden, tâ onların meydana getirdiği sistemlere kadar gözler önüne serili bir düzen.

Monomer (tek moleküllü) ve polimer (çok moleküllü) yapılar arasındaki iç hiyerarşi hakkında bilgi edinmek isteyenlerin ipekten alacağı pek çok ders vardır. İpek böceği ve örümcek, sulu protein çözeltisini kendi iç mekanizmalarında hallaç ettikten sonra, çok süratli bir şekilde gerçekleştirdikleri bir hareketle, ince ip tellerini bükerek kalın tel haline getirmeleri sayesinde bu proteinlerin kimyevi ve fiziki içyapılarını değiştirirler ve suda çözünmeyen ipek lifleri imal ederler. Bu ise bilim adamlarına yüksek kaliteli sentetik lifler elde edilmesini öğretmektedir.

Burada bilim adamına düşen vazife ise, tabiattaki misali aynen almak yerine, onu kendi dizayn ettiği makine ve malzemeye adapte edebilmektir. Aksi takdirde yanlış neticelere varılabilir. Mesela buna benzer bir hadise havacılık tarihinde görülmüştür. Pek çok uçak dizayncısı, kuşları taklit ederek, kanat çırpan uçaklar yapmayı denemişler ve bunda başarısız olmuşlardır. Fakat uçak kanadındaki eğiklik ve bunun uçuş sırasında ayarlanabileceği öğrenildikten sonra bugünkü yüksek performansa ulaşılabilmiştir.

BİYOLOJİK TAKLİT

Tabiattan alınabilecek dersler o kadar çok ki malzeme bilimcileri bu mevzuda çeşitli mefhum kargaşaları yaşamakta ve yeni sayılabilecek pek çok kelimelerle karşılaşmaktadırlar. İşte bu yeni kelimelere bazı misaller:

Biomaterials, bioremediation, bioduplication, biosynthesized, biomimetic materials. Maalesef bu kelimeler henüz bizim lügatımıza girmediği için Türkçe karşılıklarını veremiyoruz.

Bu geniş malzeme grubu, hayvanlar, bitkiler, bakteriler veya virüsler temel alınarak kullanma sahasına aktarılmıştır. Mefhumlardaki bu fazlalık bir bakıma sevindiricidir. Çünkü’ daha önce lügatlarda mevcut olmayan bu kelimelerin her biri bir yeniliğin, gelişmenin arkasından ortaya çıkmıştı ve bu kelimelerin de ardı arkası kesilecek gibi değildir. Tabiat içindeki her bir faaliyet ve malzeme sarfiyatı, mükemmel fonksiyonlar ve çevre şartları oluşmasında örnek teşkil eder. Bundan da anlaşılıyor ki, tabiatta çözülmesi ve istifade edilmesi gereken pek çok sırlar vardır. İnsanlar bu sayede mutlak güzele bir yol bulabilirler.

Bu gibi hadiselerin yanında, ayrıca tabiatta mevcut olan mikro yapıların ideal özelliklere birer misal teşkil ettiklerini görmekteyiz. Akılsız ve şuursuz tabiata bahşedilen bu özellikleri, basiretli ilim adamlarının görüp değerlendirebilmeleri gerekmektedir.

Mak. Yük. Müh. Mustafa YILMAZ

KAYNAKLAR

— C. Viney, “Nature Makes A Materıal Difference”, MRS Bulletin, April 1993, P. 4.

— D, R. Askeland, The Science and Engineering Materials, c. 16, ss. 11-12,

— .L. J. Gibson, M. F. Ashby. “Cellular Solids”, c. 10-11. Pergamon Pregs, 1988

— P. Calvert, Editorial, “Materials Science and Engineering C Biomimeties Materials Sensor and System”,May 1993. F.vii.