Akıllı malzemeler

"Biyomimetik teknoloji doğayı taklit ediyor" belgeselinden

Akıllı malzemeler

Doğada birbirinden çok farklı malzemeler kullanılır. Ve bu malzemeler çok özel niteliklere sahiptirler. Sessiz çalışırlar. Estetik görünümleri ve dayanıklı yapıları vardır. Üstelik geri dönüşümlüdürler de. Bu malzemelerin her biri teknolojik çalışmalara örnek olacak niteliktedir.

Seramik, günlük hayatta çok sık kullanılan malzemelerden biridir. Bu malzeme inşaattan elektrik sektörüne kadar çok geniş bir alanda yer alır. Üretimi için 1000 ile 1500 santigrat derecelik ısı gerekir. Canlılarda ise doğal seramikler vardır. Bunlardan biri deniz canlılarının kabuklarıdır. Üstelik bu kabukların oluşması için gereken ısı yalnızca 4 santigrat derecedir. Bu harika tasarım bir Türk bilim adamı olan İlhan Aksay'ın dikkatini çekmişti. Aksay, deniz hayvanlarının kabuklarını incelerken, abalone adlı canlının olağanüstü yapısını fark etti. Bu canlının çok dayanıklı bir kabuğu vardı. Öyle ki bu kabuk, yüksek teknolojiyle üretilen seramiklerden iki kat daha dayanıklıydı. İlhan Aksay, konuyla ilgili şu yorum yapıyordu:

“Deniz canlılarının kabukları elektron mikroskobu altında 300 bin kez büyütüldüğünde tuğladan bir duvar görünümü ortaya çıkar. Bu duvar harç niteliğindeki bir proteinden ve kalsiyum karbonattan yapılmış tuğlalardan oluşur. Bu duvar katmanlı yapısından dolayı olağanüstü sağlam ve insan yapımı seramikten daha az kırılgandır.”

 Aksay bu modellerden esinlenerek son derece sert ve dayanıklı bir malzeme geliştirir. Bu malzeme alüminyum bor, karbür metal seramiktir. Ve Amerika Birleşik Devletleri'nde tanklarda zırh olarak kullanılmaktadır.

İnsanların yaptığı malzemeler bir süre sonra çatlar, kırılır. Kırılan bir malzemenin eski haline dönmesi ise mümkün değildir. Ancak çeşitli çabalarla kısmen onarılabilir. Oysa doğadaki bu malzemeler kendi kendilerini yenileyebilecek olağanüstü bir mekanizmaya sahiptirler. Bu özelliği inceleyen bilim adamları ise polimerler, polislitlatlar gibi kendini yenileyebilen malzemeleri üretmişlerdir.

 Doğadaki malzemelerin çoğu bileşik yapılı maddelerden oluşur. Bunlar kompozit olarak adlandırılır. Günümüzde birçok alanda kullanılan fiberglass ise yapay bir kompozittir. Bu malzeme hafif, sağlam ve esnektir. Fiberglass, spor malzemelerinin, Formula 1 yarış arabalarının, yelkenlilerin, hatta uçakların ve uzay mekiği parçalarının üretiminde kullanılır.

Aslında bu malzeme bazı canlılarda var oldukları ilk günden beri bulunur. Bunlardan biri timsahlardır. Timsahın sırt derisindeki özel doku fiberglasla aynı yapıdadır. Bu doku içindeki lifler sayesinde çok sağlamdır. Lifler, dokuların içerisine eklenerek dokuyu güçlendirir. Yapay kompozitler ise bunlara göre çok daha zayıf ve ilkeldir. Doğal kompozitler, doğadaki tüm malzemeler gibi Allah'ın eşsiz yaratma sanatının bir örneğidir.

Allah hayvanlarda insanlara yol gösterecek örnekler olduğuna Kuran'da işaret etmektedir:

“Sizin için hayvanlarda da elbette ibretler vardır.” (Nahl Suresi, 66)

Bir başka doğal kompozit örneği, kasları kemiklere bağlayan dokular, yani tendonlardır. Tendonlar, kendilerini oluşturan lifler sayesinde son derece sağlam ve dayanıklıdır. Bu nedenle tendonların tasarımı günümüzde inşaat sektörüne ilham kaynağı olmuştur. Ve asma köprülerde kullanılan çelik halat teknolojisi tendonlarla aynı yapıda geliştirilmiştir.

Amerika Birleşik Devletleri Rutgers Üniversitesi öğretim üyelerinden Janine Benyus, “Biomimicry” adlı kitabında şöyle yazar:

“Dirsekle bileğiniz arasındaki tendon, asma bir köprüyü taşıyan halatlarda olduğu gibi birbirine dolanmış kablo demetlerinden oluşur. Her bir kablo demeti ise kendi içinde daha ince kabloların birbirine dolanmasından oluşmuştur. Bu daha ince kablolar da birbirine dolanmış molekül demetlerinden meydana gelir. Hatta moleküllerdeki atomlar bile sarmal bir yapı halinde dururlar.”

Tendonlardaki bu benzersiz tasarım Allah'ın üstün yaratma sanatının delillerinden biridir. Allah bir Kuran ayetinde şöyle bildirir:

“Onları biz yarattık ve bağlarını sımsıkı bağladık.” (İnsan Suresi, 28)

 Doğadaki pek çok farklı böcek türü ipek üretir. Ancak içlerinden bir tanesinin ipeği çok özeldir. Örümceğin.

Örümcek ağı yeryüzündeki en sağlam malzemelerdendir. Çapı 1 mm'den daha küçük olan ipeksi örümcek ipliği aynı kalınlıktaki çelik telden tam 5 kat daha sağlamdır. Ve bu iplik kendi uzunluğunun 4 katı kadar esneyebilir. Öyle hafiftir ki dünyanın çevresini üç kere dolaşacak bir ipliğin ağırlığı sadece bir kilogram gelecektir. Her örümcek farklı niteliklerde iplikler üretir. Üstelik bu iplikler geri dönüşümlüdür de.

Bir örümcek bozulan ağını yiyerek rahatlıkla yeniden ipliğe dönüştürebilir. Örneğin Diatematus isimli örümcek karnındaki salgı bezlerini kullanarak 7 farklı tipte ipek üretir.

Dünyanın en büyük kimyevi madde üreticisi olan DuPont şirketi örümcek ipliğini incelemek için çok büyük bir araştırma başlattı. Harcanan on milyonlarca dolar ve uzun süren araştırmalar sonunda DuPont laboratuvarlarında örümcek ipinin moleküler yapısı çözüldü. Ardından bu moleküler yapının taklit edilmesiyle bilinen en sağlam malzeme üretildi. Kevlar.

Kevlar her ne kadar örümcek ipi kadar dayanıklı ve sağlam olmasa da insanların üretebildiği en sağlam malzemedir. Bir mermi saniyede 150 metre hızla önüne gelen her şeyi deler. Ancak kevlardan yapılmış bir kumaşı delemez. Kevlar, zırh yapımında, uçak gemilerinde uçakları durdurmak için kullanılan halatlarda, mayın ayakkabılarında uzay sanayinde ve sağlamlığın gerektiği hemen her yerde kullanılır. İnsanların kevları üretebilmek için taklit ettikleri örümcek ipi ise kevlardan çok daha sağlamdır. Yani dünyadaki en seçkin bilim adamları en ileri teknoloji ve en sağlam laboratuvarları kullanarak akıl ve bilinç sahibi olmayan küçücük bir böceğin yaptığı ipliği incelemekte ve onu taklit etmeye çalışmaktadırlar. Yine de bu küçük böceğin becerisine ulaşamamaktadırlar. Çünkü örümceği Allah yaratmıştır. Bu küçük böceğin sahip olduğu muazzam yetenekleri de ona Allah vermiştir.