Mühendislerin, araştırmacıların ve mimarların ortak tasarım sorunlarının yanıtları için biyolojik dünyaya baktıkları gelişen biyomimikri alanında 2014, robotik, yeşil teknoloji ve tıp alanındaki yenilikler için zengin bir yıl olarak açıldı. Bilim adamları ve mühendisler, evrimsel olarak seçilmiş özellikleri zor tasarım zorluklarına uygulamanın değerini resmen kabul ettiler ve canlı organizmalardan esinlenen çok sayıda yeni teknoloji geliştirdiler. Robotik ahtapotlardan güve gözü güneş pillerine kadar, biyomimikri, teknolojinin geleceği için büyük vaatlerin müjdesini vererek mühendislik zorluklarının ele alınma şeklini şekillendirdi.
Tasarım ilhamı için doğaya bakmak yeni bir kavram değildi. İtalyan Rönesansı sırasında mucit Leonardo da Vinci, insan gücüyle çalışan uçuş için bir makine yaratma arayışında çeşitli uçan hayvanları inceledi. Leonardo, yarasaların zarımsı kanatlarından ve benzersiz hareketlerinden esinlenerek, ince ipekle kaplı bir çam çerçeve kullanarak “ornitopterinin” kanatlarını şekillendirdi; kanatlar çırpınırken kıvrıldı Bu mekanizma asla uçmasa da, Leonardo'nun tasarımı, açıkça gözlemlediği doğanın özelliklerini taklit etme girişimiydi. Benzer şekilde, İsviçreli mühendis George de Mestral, 1941'de av ceketine ve köpeğinin ceketine yapışan inatçı çapaklardan ilham aldı. Çapakların verimli kancalama mekanizması nihayetinde Velcro olarak bilinen cırt cırtlı tutturma sistemini yaratmasına yol açtı.
Modern biyomimikri, doğanın belirli bir organizma popülasyonu için uygun adaptasyonları bulmak için sayısız prototipi sıraladığı ve test ettiği mekanizma olan evrimle mümkün kılınmıştır. Seçici baskılar her varyasyonu nihai teste tabi tutar: hayatta kalma. Bir özellik, bir organizmanın rekabet etmesine, kaynakları kullanmasına ve çoğalmasına izin vermiyorsa, popülasyondan ayıklanır. Bunu akılda tutarak, biyolog Janine Benyus biyomimikri terimini ortaya attı.İnsanların doğal dünyanın sağladığı test edilmiş tasarımları ödünç alabileceği ve alması gerektiği fikri için 1997 yılında. Biyomimikri, mühendislerin ve araştırmacıların evrimin başarılarından yararlanmasına ve bunları insan çevresinin taleplerini karşılamak için uygulamasına olanak tanır. Tasarım zorluklarını sıfırdan çözmeye çalışmak yerine, bilim adamları fikirler için doğanın denenmiş ve doğru sonuçlarına bakabilir.
Tıpta Biyomimikri.
Biyomimikri, tıp alanında birkaç büyüleyici gelişmeyi mümkün kıldı. Austin Texas Üniversitesi araştırmacıları parazitik sinek işitme mekanizmasına baktım Ormia ochracea'nın uzman kulakları ile donatılmış 2014 yılında küçük bir aşırı duyarlı işitme cihazını geliştirmek için, O. ochracea kriket odaklanmak için chirps seslerini takip edebilir parazitlenecek bireyler. İnsanlarda sesler, bir kulağa diğerine varmadan biraz önce ulaşır ve beynin seslerin hangi yönden çıktığını fark etmesini sağlar. Sineklerin kulakları o kadar küçüktür ve birbirine o kadar yakındır ki, sesler her iki kulağa neredeyse aynı anda gelir. Telafi etmek için, O. ochracea'nın kulak zarları, seslerin geliş sürelerindeki küçük farklılıkları artıran ve böceğin avını tam olarak bulmasını sağlayan, sallanma benzeri bir yapı ile birbirine bağlanır. Araştırmacılar, bu titreme mekanizmasını, yeni nesil işitme cihazlarında kullanılabilecek küçük bir cihaz oluşturmak veya belirli seslere veya konuşmalara odaklanan uyarlanabilir mikrofonlar oluşturmak için kopyaladılar.
Parazitler ayrıca deri greftlerini yapıştırmak için kullanılan yeni cerrahi mikroiğneler için ilham kaynağı oldu. Paraziter bir bağırsak kurdu olan Pomphorhynchus laevis'in kafasına benzer şekilde, bu küçük iğnelerin uçları suyla temas ettiğinde şişer. Bu özellik, hem solucanların hem de iğnelerin yumuşak dokuya en az hasarla yapışmasına ve söndüklerinde ve ondan ayrıldıklarında dokuya çok az travmaya neden olmalarına izin verir. Bilim adamları, bu mikroiğnelerin kolayca tersine çevrilebildiğini ve geleneksel cerrahi zımbalara göre üç kat daha güçlü yapışma sağladıklarını keşfettiler.
Biyomimikri, hastanelerde ve diğer tıbbi tesislerde ilaca dirençli bakterilerin artışıyla mücadele etmek için de kullanıldı. Köpekbalıklarının midye ve alglere karşı diğer birçok deniz organizmasına göre daha az savunmasız olduğunu gözlemleyen araştırmacılar, köpekbalığı derisinde bu organizmaların ve şaşırtıcı bir şekilde hastaneden alınan enfeksiyonlardan sorumlu çeşitli bakterilerin büyümesini önemli ölçüde engelleyen mikroskobik dokular buldular. Araştırmacılar, zararlı bakterilerin büyümesini önlemek için tıbbi cihazlardan bilgisayar klavyelerine kadar çeşitli yüzeylere uygulanabilen sentetik köpekbalığı derisi oluşturmak için bu dokuları kopyaladılar.
Robotikte Biyomimikri.
Biyomimikri, bir dizi yenilikçi robotik formun geliştirilmesine yol açtı. 2014 yılında bir grup İtalyan araştırmacı, ahtapotlardan ilham alan esnek, çok kollu bir robotu patentleme sürecine başladı. Geleneksel olarak robotlar, işlevselliklerini azaltan faktörler olan açısal şekilleri ve sert gövdeleri nedeniyle sınırlandırılmıştı. Engellerin üzerinden ve etrafından yüzebilen ve gezinebilen robotik ahtapot, yumuşak gövdeli ve nesneleri kavramak ve manipüle etmek için altı esnek kola sahipti. Yüzmek için, esnek uzantılarından bazıları itme sağlarken diğerleri denge sağladı. Daha fazla gelişme ile bu tür robotlar derin deniz keşiflerinde ve arama-kurtarma operasyonlarında kullanılabilir.
Benzer şekilde, Virginia Üniversitesi'ndeki mühendisler, vatozlardan ve manta vatozlarından esinlenen yumuşak gövdeli bir yüzme robotu olan "Mantabot" u inşa ediyorlardı. Işınlar güçlü yüzücülerdir ve enerji tasarrufu için uzun mesafelerde süzülme yeteneğine sahiptirler. Silikon ve plastikten yapılmış esnek kanat benzeri kanatçıklarla donatılmış Mantabot, gerçek bir çukur ışınından kalıplandı. Verimli yüzmesi gerçek ışınları taklit etti ve bilim adamları için deniz verilerini toplamak veya ordu için su altı gözetimi yapmak için kullanılabilir.
Yeşil Teknolojide Biyomimikri.
Yeşil teknoloji, biyomimikri uygulamalarındaki artıştan da yararlandı. 2014'te İsviçreli araştırmacılar, bahçe güvelerinin gözlerinden esinlenen yeni bir güneş pili tipini duyuran bir makale yayınladılar. Gece görmek ve avcıların dikkatini çekmekten kaçınmak için, güve gözleri ışık emiliminde oldukça etkilidir. Bilim adamları, demir oksitle kaplı tungsten oksit parçacıkları kullanarak, güve gözlerinin neredeyse tüm gelen ışığı absorbe etme şeklini taklit ettiler ve böylece yüksek verimli güneş pilleri yarattılar. Diğer güneş pillerinin yansıttığı ışığı emerek, güvelerden ilham alan bu güneş pilleri, güneş teknolojisini geliştirmek için büyük bir potansiyele sahipti.
Açık gökyüzünü yansıtan pencerelerle çarpışmalar sonucu öldürülen önemli sayıda kuş sayısını azaltmak için biyomimikri bilim adamları ilham almak için örümcek ağlarına baktılar. Örümcek ipeği ultraviyole (UV) yansıtıcıdır ve bu özellik insanlar ve birçok böcek tarafından neredeyse algılanamaz olsa da, kuşlar için etkili bir caydırıcı görevi görür ve böylelikle ağları yok edilmekten korur. Bilim adamları, örümcek ağlarına benzeyen desenlerde UV yansıtıcı malzeme bantlarıyla gömülü kuşlara zarar vermeyen cam oluşturmak için bu özelliği taklit ettiler. Amerika Birleşik Devletleri'nde pencere çarpışmaları nedeniyle her yıl tahmini 100 milyon ila bir milyar kuşun ölmesiyle, kuşlara karşı güvenli camın bu tür kuş ölümlerini önemli ölçüde azaltma yeteneği, çevre dostu bir atılım olacaktı.
Yaşamın inanılmaz çeşitliliği göz önüne alındığında, biyomimikri araştırmacıları, ilham alabilecekleri görünüşte sonsuz bir organizma kaynağı ve uyarlamalara sahipti. Biyomimikri, çöl böceklerini taklit eden kendi kendini dolduran su şişelerinden hidrofobik nilüfer yapraklarından ilham alan kendi kendini temizleyen boyalara kadar uzanan inanılmaz bir teknolojik ilerlemelere yol açtı. İnsanlığın biyomimikriyi yönlendiren biyolojik çeşitliliği koruyabileceğini varsayarsak, alan yenilikçi çözümler üretmeye devam edeceğini vaat ediyor. Biyomimikri, evrimin binlerce yıldır titizlikle test ettiği özelliklere bakarak, mühendislerin ve bilim adamlarının "büyüklerimizden öğrenmelerine" ve tasarım ve teknolojiyi bilgilendirmek için doğanın başarılarını kullanmalarına izin verdi.
Melissa Petruzzello
