|
Bugün doğadaki malzemelerin yapısını
inceleyerek bunları çalışmalarında örnek olarak kullanan pek
çok bilim adamı vardır. Çünkü doğadaki materyaller ihtiyaç
duyulan sağlamlık, hafiflik, esneklik gibi özelliklere sahiptir.
Örneğin "Abalone" adı verilen bir deniz canlısının iç kabuğu,
yüksek teknolojiyle üretilen seramiklerden iki kat daha dayanıklıdır;
örümceğin ipeği çelikten beş kat daha sağlamdır; midyedeki
yapışkan ise suyun altında dahi etkisini koruyabilmektedir.18
Bilim ve Teknik Dergisi araştırma ve yazı grubunun
bir üyesi olan Gülgün Akbaba, doğadaki malzemelerin üstün
özelliklerinden ve insanların bunlardan nasıl yararlanacağından
şöyle bahseder:
 Geleneksel seramik ve cam malzemeler, hemen
her gün kendini yenileyen teknolojiye ayak uyduramaz hale
geldi. Bilim adamları bu boşluğu doldurabilmek için çalışmalar
yapıyorlar. Doğadaki yapıların mimari sırları yavaş yavaş
çözülmeye başlandı… Tıpkı doğadaki bir midye kabuğunun kendi
kendini yenilemesi ya da yara almış bir köpek balığının derisinde
gerçekleşen onarım gibi, teknolojilerde kullanılan malzemeler
de kendi kendini yenileyebilecek. Daha sert, sağlam, dayanıklı,
üstün fiziksel, mekanik, kimyasal ve elektromanyetik özelliklere
sahip olan bu malzemeler, örneğin uzay araştırmalarında roket,
uzay mekiği, uydu taşıyıcıları gibi araçların atmosfer giriş
ve çıkışlarında gereksinim duyulan yüksek sıcaklıklara dayanıklılık
ve hafiflik özelliklerini taşıyor. Kıtalararası ulaşım için
geliştirilmesi planlanan süpersonik dev yolcu uçakları çalışmalarında
da ağırlıkça hafif ve yüksek sıcaklıklara dayanıklı malzemeler
gerekiyor. Tıpta örneğin yapay kemik üretiminde gereksinim
duyulansa, süngerimsi görünüşü, sert yapısıyla dokusu doğala
olabildiğince yakın malzemeler.19
İlhan Aksay |
Seramik, inşaattan elektrik malzemelerine kadar
geniş kullanım alanı olan bir malzemedir. Ne var ki bu malzeme
üretilirken çoğu zaman 1000-1500 oC'den daha fazla sıcaklıklara
ulaşan bir ısının kullanılması gerekir.
Doğada birçok seramik malzeme vardır. Ancak bunların
oluşumu sırasında hiçbir zaman böyle yüksek sıcaklıklar kullanılmaz.
Örneğin midye kabuğu 4oC'de ve en mükemmel biçimde oluşmaktadır.
Doğadaki bu üstün yaratılış örneği bir Türk bilim adamı olan
İlhan Aksay'ın dikkatini çekmiş ve kendisi daha iyi, sağlıklı,
kullanışlı, işlevsel seramiklerin nasıl üretileceği konusuna
yönelmiştir. Bazı deniz hayvanlarının kabuklarının iç yapılarını
inceleyen Aksay, Abalone adlı deniz canlısının kabuğundaki
yapının olağanüstülüğünü hemen fark etmiştir. Aksay konuyla
ilgili şunları söyler:
 Midye kabuğu elektron mikroskobu altında
300.000 kez büyütüldüğünde, tuğladan bir duvar görünümü ortaya
çıkar. Bu duvar, harç niteliğindeki bir proteinden ve kalsiyum
karbonattan yapılmış tuğlalardan oluşur. Kalsiyum karbonat
kırılgan bir niteliğe sahip olmasına karşın, kabuk katmanlı
yapısından dolayı olağanüstü sağlam ve insan yapımı seramikten
daha az kırılgandır. Bir halatın sadece bir ipi koptuğunda
bütün halat kopmuş olmaz. İşte buna benzer şekilde midye kabuğunun
bu katmanlı yapısı çatlakların yayılmasına engel olur.20
Midye kabuğu mikroskobik
boyuttaki tuğlalardan oluşur. Bu katmanlı yapı kabuktaki
çatlakların yayılmasına engel olur.
|
Aksay, bu modellerden esinlenerek
son derece sert ve dayanıklı alüminyum-bor karbür metal- seramik
bir malzeme geliştirmiştir. Bu malzeme, ABD'de ordunun çeşitli
laboratuvarlarında denendikten sonra tanklarda zırh olarak
kullanılmıştır.21
Bugün bilim adamları biyomimetik
malzemelerin üretilmesi için mikroskobik boyutlarda incelemeler
yapmaktadır. Bu bilim adamlarından biri olan Prof. Aksay da,
kemik ve diş türü biyoseramiklerin, vücut sıcaklığında, protein
gibi organik maddelerin birleştirilmesiyle oluştuğunu ve bunların
insan üretimi seramiklerden çok daha üstün nitelikler gösterdiğini
açıklamıştır. Aksay'ın çalışmaları, yani doğadaki üstün niteliklerin
nanometre (milimetrenin milyonda biri) boyutlarındaki birleştirmeden
kaynaklanmış olduğu tezi, bu boyutlarda araç üretmeyi amaçlayan
birçok elektronik şirketini biyoesinli malzeme (biyolojik
malzemelerden esinlenilerek hazırlanan insan yapısı malzemeler)
araştırmalarına yöneltmiştir.22
Endüstride kullanılan pek çok
madde zararlı kimyasalların bulunduğu, yüksek ısı ve basınç
gerektiren ortamlarda üretilirler. Halbuki doğadaki materyaller
"yaşam dostu" olarak ifade edebileceğimiz zararsız koşullarda
-örneğin su bazlı solüsyonlarda, oda sıcaklığında- üretilirler.
Bu da kuşkusuz, bilim adamları için son derece önemli bir
avantaj sağlar.23
| |
| Abolone adlı deniz
canlısından esinlenilerek elde edilen malzeme, ABD'de
ordunun çeşitli laboratuvarlarında denendikten sonra
tanklarda zırh olarak kullanılmıştır. |
Sentetik elmas üreticileri, metal alaşım tasarımcıları,
polimer bilimcileri, fiber optik uzmanları, ince seramik üreticileri
ve yarı-iletken malzeme geliştirenler en pratik yol olarak
biyomimetik yöntemlerine başvurmaktadırlar. Çünkü her yönden
ihtiyaçlarına cevap veren doğadaki malzemeler, aynı zamanda
çok geniş bir çeşitliliğe de sahiptir. Dolayısıyla çeşitli
dallarda araştırma yapan uzmanlar, kurşun geçirmez yeleklerden
jet motorlarına kadar pek çok konuda, doğada bulunan üstün
özelliklerdeki malzemeleri suni yollardan elde edebilmek için
orijinallerini taklit etmeye başlamışlardır.
İnsanların yaptığı malzemeler
bir süre sonra çatlar, kırılır. Bu durumda dışarıdan bir müdahaleyle,
örneğin yapıştırmayla malzeme onarılır. Oysa doğadaki durum
farklıdır. Midye kabuğu gibi doğadaki bazı malzemeler kendi
kendilerini yenileyebilirler. Bilim adamları da son dönemde
kendini yenileyebilen polimerler, polisiklatlar vb. malzemeler
üzerinde çalışmalara yönelmişlerdir.
Mercanlar sağlamlık açısından
midye kabuklarındaki sedef ile yarışabilir. Mercanlar,
denizdeki kalsiyum tuzlarını kullanarak gemilerin
çelik gövdelerini yaracak kadar sert bir yapı oluştururlar. |
Doğadaki pek çok malzeme insanlara
örnek olabilecek üstün özelliklere sahiptir. Mesela
kemiğin bir gramı demirin bir gramına oranla çok daha
sağlamdır. |
Sağlam ve kendi kendini onarabilen biyoesinli
malzeme geliştirmek için örnek alınan doğal malzemelerden
birisi de gergedan boynuzudur. Bu araştırmalar, 21. yüzyılın
malzeme biliminde üzerinde çalışılacak konulara temel olacaktır.24
KOMPOZİTLER
Birbirine karışmayan iki veya
daha fazla katının bileşimiyle oluşan katı malzemelere "kompozit
malzeme" denir.25 Doğadaki malzemelerin çoğu
"kompozit" olarak adlandırılan bileşik yapılı maddelerden
oluşur. Bu karışımın özelliği, kendini oluşturan maddelerin
özelliklerinden çok daha üstündür.
Örneğin fiberglas yapay bir kompozittir
ve gemi gövdesi, olta değneği, yay ve ok gibi birçok spor
malzemesinin yapımında kullanılır. Fiberglas, "polimer" adı
verilen jölemsi plastik bir maddenin içine karıştırılan cam
liflerinden elde edilir. Polimerin sertleşmesi sonucunda oluşan
kompozit malzeme hafif, sağlam ve aynı zamanda esnektir. Karışımda
kullanılan liflerin ya da plastik maddenin nitelikleri değiştirilecek
olursa, kompozit malzemenin özellikleri de değişir.26
İnsanların ürettiği kompozitler, doğal kompozitlerden
çok daha zayıf ve ilkel kalmaktadır. Grafit ve karbon liflerden
oluşan kompozitler son 25 yılda insanoğlunun gerçekleştirdiği
en iyi 10 mühendislik keşfi içinde yer almaktadır. Bununla
beraber yeni uçaklar, uzay mekiği parçaları, spor malzemeleri,
Formula-1 yarış arabaları ve yelkenliler için hafif yapıda
kompozit malzemeler tasarlanmakta ve yeni buluşlar hızla ilerlemektedir.
Burada kısaca değindiğimiz kompozit malzemeler
de doğadaki tüm olağanüstü yapı, malzeme ve sistemler gibi
Allah'ın eşsiz yaratma sanatının birer örneğidir. Yaratılıştaki
bu benzersizlik ve mükemmelliğe birçok Kuran ayetinde de dikkat
çekilmiştir. Allah, benzersiz yaratmasının bir sonucu olarak,
insanlara verdiği her türlü nimetin sayısının sayılamayacak
kadar fazla olduğunu bir ayette şöyle bildirmiştir:
Eğer Allah'ın nimetini saymaya kalkışacak olursanız,
onu bir genelleme yaparak bile sayamazsınız. Gerçekten Allah,
bağışlayandır, esirgeyendir. (Nahl Suresi, 18)
Hafif yapılı kompozit malzemeler üstün nitelikleri
nedeniyle uzay teknolojisinden, spor malzemelerine
geniş bir alanda kullanılmaktadır. |
TİMSAH DERİSİNDEKİ
FİBERGLAS TEKNİĞİ
 Fiberglas tekniği, teknolojide 20. yüzyılda kullanılmaya
başlanmıştır. Ancak bu malzeme canlılarda, var oldukları ilk
günden beri mevcuttur. Örneğin timsahın derisi fiberglasla
aynı yapıda bir malzemedir.
 Bilim adamları okun, bıçağın ve hatta bazen kurşunların
bile işlemediği timsah derisinin neden bu kadar sağlam olduğunu
yakın bir zamana kadar bilmiyorlardı. Konuyla ilgili yapılan
araştırmalar çok ilginç sonuçlar vermiştir: Timsahın sırt
derisinde özel bir doku bulunmaktadır. Bu dokuya sağlamlığını
veren malzeme, içinde kullanılan kolajen proteini lifleridir.
Bu liflerin özelliği ise dokuların içerisine eklenerek dokunun
yapısını güçlendirmeleridir. Kuşkusuz bu malzeme (kolajen)
bunca ayrıntıya ve özelliğe evrimcilerin iddia ettikleri gibi
uzun yıllar içerisinde birbirini takip eden tesadüfler sonucunda
sahip olmamıştır. Bu madde, yeryüzünde daha ilk olarak ortaya
çıktığında sahip olduğu mükemmel özelliklerle birlikte yaratılmıştır.
KASLARDAKİ ÇELİK HALAT TEKNOLOJİSİ
Doğal kompozitlere başka bir örnek olarak kasları
kemiklere bağlayan dokuları yani "tendon"ları verebiliriz.
Tendonlar, kendilerini oluşturan kolajen bazlı lifler sayesinde
son derece sert bir yapı kazanırlar. Bu liflerin bir başka
özelliği ise birbirlerine örülme şekilleridir.
Asma köprülerdeki taşıyıcı halatlar,
kaslarımızda olduğu gibi kablo demetlerinden oluşur. |
ABD Rutgers Üniversitesi öğretim üyelerinden Janine
M. Benyus, Biomimicry adlı kitabında, kaslarımızdaki tendonların
çok özel bir yöntemle inşa edildiğini söyleyerek bu konudaki
tespitlerini şöyle ifade etmiştir:
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.27
Nitekim günümüz asma köprülerinde kullanılan çelik
halat teknolojisi, insan vücudundaki tendonların yapısı örnek
alınarak geliştirilmiştir. Tendonların bu benzersiz tasarımı,
Allah'ın üstün sanatının ve sonsuz ilminin apaçık delillerinden
sadece birisidir.
ÇOK AMAÇLI KULLANILABİLEN
BALİNA YAĞI
|
|
| Balina
Yağı |
Yunus ve balinaların vücutları yağ tabakası ile
kaplıdır. Bu tabaka balinalara nefes almaları için yüzeye
çıkabilmelerini sağlayan doğal bir şamandıra görevi görür.
Aynı zamanda bu sıcakkanlı memeliyi okyanusun soğuk sularından
korur. Balina yağının bir başka özelliği ise şeker ve proteine
nazaran iki ile üç kat daha fazla enerji vermesidir. Balina,
binlerce kilometre yol katettiği ve yeteri kadar beslenemediği
uzun göçlerde ihtiyaç duyduğu enerjiyi vücudundaki bu yağdan
temin eder.
 Bunun yanı sıra balina yağı lastik gibi
esnek bir malzemeden oluşur. Balina kuyruğunu suya her vurduğunda
kuyruğu önce sıkışır, sonra genleşerek eski halini alır. İşte
bu özellik balinaya hem ekstra bir hız kazandırır hem de uzun
yolculuklarda %20 enerji tasarrufu sağlar.28 Balina yağı tüm bu özelliklerinden
ötürü, bilinen en çok fonksiyona sahip malzeme olarak kabul
edilmektedir.
Balina yağı balinalarda yüzyıllardır var olan
bir maddedir. Ancak bu yağın bir ağ gibi birbirine geçen kolajen
liflerden oluştuğu yakın bir zamanda keşfedilebilmiştir. Bilim
adamları bu yağ-kompozit karışımının işlevlerini anlamak için
halen çalışmalar yapmaktadırlar. Şu ana kadar edindikleri
bilgiler bile, sentetik malzeme üretiminde son derece faydalı
olmuştur.
SEDEFİN HASARI AZALTAN
ÖZEL YAPISI
Jet motorlarındaki güçlü pervanelerin
yapımında kullanılacak malzemenin geliştirilmesinde, inciyi
oluşturan sedefin yapısı taklit edilmektedir. Pek çok yumuşakçanın
kabuğunun iç katmanındaki sedefin %95'i tebeşirdir; fakat
sedef kompozit yapısı sayesinde tebeşirden 3.000 kat daha
dayanıklıdır. Bu yapı incelendiğinde 8 mikron (1 mikron=10-6
metre) eninde ve 0,5 mikron kalınlığındaki mikroskobik plakaların
tabakalar şeklinde dizildiği görülür. Bu plakalar kalsiyum
karbonatın yoğun ve kristal gibi parlak bir şeklidir. Fakat
bu plakaların birleştirilmesi ipek benzeri yapışkanlı bir
protein sayesinde mümkün olmaktadır.29
Bu kombinasyon iki yönlü bir sertlik
sağlar. Öncelikle sedef üzerine ağır bir yük konulduğunda
oluşan kırıklar, ince tabakalar boyunca ilerler fakat protein
tabakalarını geçmeye çalışırken yön değiştirirler. Bu, uygulanan
kuvveti dağıtır ve böylece kırılma durdurulmuş olur. İkinci
bir güçlendirici faktör de, bir kırık oluşunca, protein tabakalarının
kırıklar boyunca gerilmesidir. Bu gerilim sayesinde kırılmayı
devam ettirecek olan enerji emilmiş olur.30
Tuğlalardan örülmüş bir duvar görünümündeki sedefin
iç yapısı, organik bir harçla sıkıştırılmış tabakalardan
oluşur. Darbeyle oluşan çatlaklar, bu harcı geçmeye
çalışırken yön değiştirirler, böylece hızları kesilerek
bir süre sonra dururlar.31 |
İşte sedefin hasarı azaltan bu özel yapısı, pek
çok bilim adamı için de araştırma konusu olmuştur. Doğadaki
malzemelerin böylesine akılcı yöntemlerle dayanıklılık kazanmış
olması, kuşkusuz, üstün bir akıl sahibinin varlığına işaret
etmektedir. Bu örnekten de anlaşılacağı gibi Allah bizlere
apaçık varlığının ve yaratmasındaki üstün güç ve kudretinin
delillerini sonsuz ilmi ve aklıyla göstermektedir. Dolayısıyla
buradaki tasarımın övgüsü de herşeyde olduğu gibi Allah'a
aittir. Bir ayette Allah şöyle buyurmaktadır:
Göklerde ve yerde her ne varsa O'nundur. Şüphesiz
Allah, hiçbir şeye ihtiyacı olmayan (Gani)dır, övülmeye layık
olandır. (Hac Suresi, 64)
AĞACIN SERTLİĞİ DİZAYNINDA SAKLI
 Bitkisel kompozitler diğer canlılardakinden farklı olarak,
kolajenden çok "selüloz" adı verilen bir maddeden oluşurlar.
Ağacın sert ve dayanıklı yapısı, ürettiği bu selüloz lifler
sayesinde oluşur. Çünkü selüloz, sert ve suda çözünemeyen
bir maddedir. İşte tahtanın inşaatlarda kullanılmasını avantajlı
kılan da selülozun bu özelliğidir. "Gerilebilen ve örneği
bulunmayan" bir malzeme olarak tanımlanan selüloz, tahta binaların
asırlarca ayakta durmasında, binaların, köprülerin, mobilyaların
ve pek çok aletin yapımında diğer tüm malzemelerden daha fazla
kullanılmaktadır.
Tahta, düşük hızdaki darbelerin
enerjisini emerek, oluşan hasarı belirli bir yerde sınırlandıran
çok etkili bir maddedir. Özellikle de darbenin tahtanın damarlarına
dik açıyla geldiğinde oluşan hasarın azaltılmasında çok daha
iyi sonuçlar elde edilir. Yapılan araştırmalarda tahta cinsleri
arasında da dayanıklılık bakımdan farklılıklar tespit edilmiştir.
Bu konudaki belirleyici faktörlerden ilki yoğunluktur. Daha
yoğun olan tahtalar darbe sırasında daha fazla enerji emerler.
Damarların sayısı, boyutu ve dağılımı da tahtaya uygulanan
darbenin deformasyonunun azaltılmasında etkili olan faktörlerdir.32
Tahtanın tasarımı
örnek alınarak yapılan malzemelerin, kurşun-geçirmez
giyimde kullanılabilecek kadar dayanıklı olacağına
inanılıyor.35 |
İkinci Dünya Savaşı'nın "Mosquito"ları
-şimdiye kadarki en çok hasar tolere edebilen uçaklar- hafif
balsa tahtasının daha yoğun olan kontrplak tabakaları arasında
sıkıştırılmasından yapılıyordu. Tahtanın sertliği, ona çok
güvenli bir malzeme niteliği kazandırır. Tahta kırılırken
çatlamaları izleyebileceğiniz kadar yavaş bir kırılma gerçekleşir
ve bu özellik tedbir alınması için vakit kazandırmış olur.33
Tahta, uç uca eklenmiş uzun, oyuk
hücrelerin oluşturdukları paralel kolonlardan oluşmuştur.
Çevrelerinde ise spiraller halinde selüloz lifler sarılıdır.
Ayrıca bu hücreler kompleks polimer yapıda reçineden yapılmış
bir madde içindedir. Spiral olarak sarılmış bu tabakalar hücre
duvarının toplam kalınlığının %80'ini oluşturur ve ana yükü
çeken bileşen de bu kısımdır. Bir tahta hücresi içe çöktüğünde,
kendisini çevreleyen hücrelerden koparak darbenin enerjisini
emer. Çöküntüler lifler boyunca uzun bir çatlak oluşturdukları
halde tahta bozulmadan kalır. Tahta, kırık bile olsa belli
bir miktardaki yükü taşıyabilecek güçtedir. Tahtanın tasarımı
taklit edilerek yapılan bir materyal, günümüzde kullanılan
diğer sentetik materyallerden 50 kat daha fazla dayanıklılık
göstermiştir.34
Tahtanın bu dizaynı günümüzde de, mermi ve bomba
gibi yüksek hızlı ve tahribatı güçlü parçalara karşı koruma
sağlamak için geliştirilen maddelerde taklit edilmektedir.
Buraya kadar verilen birkaç örnekte de görüldüğü
gibi, doğadaki malzemeler, son derece akılcı tasarımlara sahiptir.
Bir sedefin ya da bir tahtanın böylesine dayanıklı olması,
özel yapılarının bulunması tesadüf eseri değildir. Açıkça
görülmektedir ki, söz konusu malzemelerde bilinçli bir tasarım
vardır. Her detay -katmanların inceliği, sıklığı, damarların
sayısı, dizilimi vs.- bu dayanıklılığı sağlamak üzere özel
olarak planlanmış ve kusursuz bir düzenle yaratılmıştır. Allah,
bir Kuran ayetinde etrafımızda bulunan herşeyi Kendisinin
yarattığını şöyle bildirir:
Göklerde ve yerde ne varsa tümü Allah'ındır.
Allah, herşeyi kuşatandır. (Nisa Suresi, 126)
ÖRÜMCEKLERİN İPEĞİ ÇELİKTEN DAHA SAĞLAM
Doğada pek çok böcek ipek üretir ama örümceğin
ürettiği ipek diğerleri ile kıyaslandığında büyük farklılıklar
sergiler.
 Bilim adamlarına göre örümcek ağı yeryüzündeki
en sağlam malzemelerden biridir. Bununla birlikte örümcek
ağının özelliklerinin hepsi sayılacak olursa çok uzun bir
liste elde edilebilir. Fakat bu listedeki birkaç madde bile
bilim adamlarının bu konuda ne kadar haklı olduklarını ortaya
koymaktadır. Örümcek ipeğinin özelliklerinden birkaçını şöyle
sıralayabiliriz:36
- Örümceklerin ürettiği ve çapı bir milimetrenin
binde birinden daha küçük olan ipek ipliği, aynı kalınlıktaki
çelik telden beş kat daha sağlamdır.
- Kendi uzunluğunun dört katı kadar esneyebilir.
- İpek aynı zamanda son derece hafiftir. Bu hafifliği
şöyle bir örnekle de tarif edebiliriz: Dünyanın çevresi
boyunca uzatılacak bir ipek ipliğinin ağırlığı sadece 320
gram gelir.
Bu özellikler tek tek bazı malzemelerde bulunabilir.
Ancak hepsinin birarada bulunması son derece özel bir durumdur.
Çünkü hem sağlam hem esnek bir malzeme bulabilmek oldukça
zordur. Örneğin çelik halat en sağlam malzemelerden biridir.
Fakat kauçuk halatlar gibi esnek olmadıklarından zamanla deforme
olurlar. Kauçuk halatlar da kolay kolay deforme olmamalarına
rağmen yeterince dayanıklı olmadıkları için ağır yükleri kaldıramazlar.
Şöyle bir düşünelim… Küçücük bir canlının ürettiği
ip, nasıl oluyor da insanoğlunun yüzyıllarca edindiği bilgi
birikimiyle yaptığı kauçuk halatlardan daha üstün özellikler
taşıyabiliyor?
Örümcek ipliğini bu kadar üstün yapan şey, ipeğin
kimyasal yapısında ve üretim merkezinde gizlidir. Örümcek
ipliklerinin hammaddesi, örgülü helezonik amino asit zincirlerinden
oluşan "keratin" adlı proteindir. Keratin; saç, tırnak, tüy,
deri gibi birbirinden çok farklı maddelerin yapı taşıdır ve
oluşturduğu tüm maddelerde koruyucu özelliği ile ön plana
çıkar. Ayrıca keratinin esnek hidrojen bağlarla bağlanmış
amino asitlerden oluşması, bu maddelere çok esnek olma özelliğini
kazandırır.
Bu esneklik Amerika'nın ünlü bilim dergilerinden
Science News'de şöyle bir benzetme ile tarif edilmiştir:
İnsan ölçülerine göre, balık ağı
boyutlarındaki bir örümcek ağı, bir yolcu uçağını yakalayabilir.37
Örümceğin ipek üretim bölgesinden
ayrıntılı bir görünüm. |
Örümceklerin kuyruklarında altı
bölümden oluşan ve ipek kesesi denilen bir bölge vardır. Keselerin
her birinde farklı salgılar üretilir. Bu keselerin salgıları
değişik kombinasyonlarda birleşerek farklı türdeki ipek ipliklerini
meydana getirirler. Keseler arasında ise büyük bir uyum vardır.
İpek üretimi sırasında örümceğin vücudunda bulunan ve son
derece gelişmiş özelliklere sahip olan pompalar, vanalar ve
basınç sistemleri kullanılır. Üretilen ham ipek, musluk gibi
çalışan bölümlerden lif şeklinde dışarı akıtılır.38
Örümcek bu muslukların püskürtme basıncını da
dilediği şekilde değiştirebilir. Bu, son derece önemli bir
özelliktir. Çünkü bu işlem sayesinde sıvı keratini oluşturan
moleküllerin yapısı da değişmiş olur. Valfler üzerindeki kontrol
mekanizması sayesinde iplik üretilirken ipliğin çapı, direnci
ve elastikiyeti de değiştirilebilir. Böylece ipeğin kimyasal
yapısı değiştirilmeden ipliğe istenilen fiziksel özellikler
kazandırılır. Eğer iplik üzerinde daha köklü bir değişim isteniyorsa
bir başka bezin kullanımına geçilmesi gerekmektedir. Salgılanan
farklı özelliklere sahip iplikçikler arka ayakların mükemmel
kullanımı sayesinde istenilen doğrultuya yönlendirilir.
Örümcekteki bu kimyasal mucizeyi tam olarak taklit
etmek mümkün olduğunda, gerektiği kadar esneyebilen emniyet
kemerleri, son derece sağlam dikişler, iz bırakmayan ameliyat
iplikleri, çok hafif kablolar, kurşun geçirmez kumaşlar gibi
çok sayıda faydalı malzemenin üretimi yapılabilecektir. Üstelik
bu malzemelerin üretiminde zararlı ve zehirli madde de kullanılmamış
olacaktır.
Örümcekler avlarını yakalamak
için son derece nitelikli ağlar kurarlar. Ağ, havada
uçan bir sineğin hareket enerjisini emerek durdurabilecek
mükemmel bir tasarıma sahiptir. Uçak gemilerinde güverteye
inen uçakları yakalamak için kullanılan gergin teller
de örümceğin kullandığı sistemle benzeşir. Bu teller,
250 km/s hızla inen, tonlarca ağırlıkta bir uçağın
kinetik enerjisini, tıpkı ağın yaptığı gibi güvenli
bir şekilde emerek durdurur. |
Örümceklerin ürettikleri ipekler
olağanüstü özelliklere sahip yapı malzemeleridir. Gerilme
esneklikleri çok fazla olduğundan örümcek ipeğini koparmak
için gereken enerji benzer diğer biyolojik materyalleri koparmak
için gereken enerjiden on kat daha fazladır.39
Örümceğin ürettiği ipi parçalamak, aynı kalınlıktaki
naylon bir ipi parçalamaktan çok daha fazla güç sarf etmeyi
gerektirir. Örümceğin böylesine sağlam bir iplik üretebilmesinin
başlıca sebeplerinden biri, temel protein bileşenlerinin kristalleşmesini
ve katlanmasını kontrol ederek düzenli bir yapıda yardımcı
bileşikler eklemeyi başarmasıdır. Örgü maddesi sıvı kristal
olduğundan, örümcekler bu esnada minimum kuvvet harcarlar.
Örümceklerin yaptıkları ipek, bilinen doğal ya
da sentetik liflerden çok daha güçlüdür. Ayrıca örümceğin
ürettiği ipeği, ipek böceklerindeki gibi direkt olarak alıp
kullanmak mümkün değildir. Bu nedenle kullanım için mevcut
alternatif "yapay üretim"dir. Araştırmacılar da, öncelikle
örümceğin ipeğini sonra da bu ipeğin nasıl üretildiğini çok
kapsamlı olarak araştırmaktadırlar. Araneus diadematus adı
verilen bahçe örümceği üzerinde çalışan Dr. Fritz Vollrath,
bu yöntemin önemli bir bölümünü keşfetmeyi başarmıştır. Vollrath
araştırmalarının sonuçlarını şöyle anlatır:
Doğayı ve tüm
canlıları yaratan Allah'ın ilminin ne kadar büyük
olduğunu anlamak için sadece şu örnek bile yeterlidir:
Örümcekler çelikten 5 kat daha sağlam ipek ipliği
üretirler. Bizim en yüksek teknoloji ürünümüz olan
Kevlar ise, yüksek sıcaklıklarda, petrol türevi malzeme
ve sülfürik asit kullanılarak yapılır. Bu üretim sırasında
enerji girdisi aşırı derecede yüksektir ve oluşan
yan ürünler de çok zehirlidir. Üstelik sağlamlık açısından
Kevlar, örümcek ipliğine göre zayıftır.41 |
Örümcekler ipeklerini, asitleyerek
sertleştiriyorlardı. İpek, oluştuğu kanala girmeden önce,
sıvı proteinlerden oluşuyordu. Kanalın içinde özel hücreler,
ipek proteinlerindeki suyu kendilerine çekiyorlardı. Hidrojen
atomları ise diğer bir kanalda pompalanan suyu alıyor ve bir
asit havuzu oluşturuyordu. İpek proteinleri asit ile biraraya
geldiğinde de, birinden diğerine bir köprü oluşturuyordu.
Böylece son derece kuvvetli bir ipek oluşuyordu. Örümceğin
ipeği, kurşun geçirmez yeleklerde, bisiklet kasklarında kullanılan
ve bir tür plastik olan "kevlar" ile karşılaştırıldığında
on kat daha sağlamdır.40
Bilim adamlarının ileri teknolojinin imkanlarını
kullanarak elde ettikleri Kevlar, insan yapımı en güçlü sentetiktir.
Fakat örümceğin ipeği Kevlardan çok daha üstün özelliklere
sahiptir. Örneğin sağlamlığının yanı sıra örümcek ipeğinin
yeniden işlenip tekrar tekrar kullanılması da mümkündür.
Eğer bilim adamları örümceğin iç işlemlerini başarılı
bir şekilde kopyalamayı başarabilir, protein katlanmasının
kusursuz olmasını sağlayabilir ve örgü maddesinin gen dizilim
bilgisini ekleyebilirlerse çok özel özellikleri olan ipek
temelli ipleri endüstriyel olarak üretmeleri mümkün olabilecektir.
Bu nedenle örümcek ipliğindeki örme işleminin ne şekilde olduğu
anlaşılabilirse, insan yapımı materyallerdeki başarının da
artacağı düşünülmektedir.
Bilim adamlarının seferber olup
araştırdıkları örümcek ipliği, 380 milyon yıldan beri örümcek
tarafından kusursuzca örülmektedir.42 Bu durum, kuşkusuz Allah'ın
kusursuz yaratışının delillerinden biridir. Şüphesiz bu olağanüstü
olayların hepsi de Allah'ın kontrolündedir ve O'nun izniyle
gerçekleşmektedir. Bu gerçek, bir ayette şöyle belirtilir:
... O'nun, alnından yakalayıp-denetlemediği
hiçbir canlı yoktur… (Hud Suresi, 56)
Örümceğin İplikçik Üretme Mekanizması Tekstil
Makinalarından Daha Üstün
Her örümcek, farklı işlevler için farklı niteliklere
sahip iplikler üretir. Diatematus isimli örümcek, karnındaki
salgı bezlerini kullanarak yedi farklı tipte ipek üretebilir.
Bu üretim metodunun benzerleri günümüzde birçok tekstil makinesinde
kullanılmaktadır. Ancak bu örümcekteki birkaç milimetreküplük
üretim yeri, tekstil makinelerinin devasa boyutları ile kıyas
bile kabul etmez. Örümceğin bir başka üstünlüğü ise ürettiği
ipliğin tamamen geri dönüşümlü olmasıdır. Örümcek bozulan
ağını yiyerek yeniden iplikçik üretebilir.
18 http://www.
biomimicry. org/reviews_text. html; David Perlman, San Francisco
Chronicle, November 30, 1997
19 "Malzeme Biliminin Önderlerinden İlhan Aksay",
Bilim ve Teknik, Şubat 2002 s.92
20 www.princeton.edu/.../publicity/ PAW19980128/0128feat.htm
21 "Malzeme Biliminin Önderlerinden İlhan Aksay",
Bilim ve Teknik, Şubat 2002 s.93
22 "Malzeme Biliminin Önderlerinden İlhan Aksay",
Bilim ve Teknik, Şubat 2002 s.93
23 Julian Vincent, New Scientist, "Tricks of
Nature", 17 August 1996, vol.151, No.2043, s.38
24 "Malzeme Biliminin Önderlerinden İlhan Aksay",
Bilim ve Teknik, Şubat 2002 s.93
25 Bilim ve Teknik, Şubat 1995, s.38
26 http://www. watchtower. org/library/g/2000/1/22/article_02.
htm
27 Janine M.Benyus, Biomimicry, Innovation
Inspired By Nature, William Morrow and Company Inc. , New
York, 1998, s.99-100
28 http://www. watchtower. org/library/g/2000/1/22/article_02.
htm
29 Julian Vincent, New Scientist, "Tricks of
Nature", 17 August 1996, vol.151, No.2043, s.38
30 Julian Vincent, New Scientist, "Tricks of
Nature", 17 August 1996, vol.151, No.2043, s.39
31 Julian Vincent, New Scientist, "Tricks of
Nature", 17 August 1996, vol.151, No.2043, s.40
32 http://www. rdg. ac. uk/AcaDepts/cb/97hepworth.
html
33 Julian Vincent, New Scientist, "Tricks of
Nature", 17 August 1996, vol.151, No.2043, s.39
34 Julian Vincent, New Scientist, "Tricks of
Nature", 17 August 1996, vol.151, No.2043, s.40
35 Julian Vincent, New Scientist, "Tricks of
Nature", 17 August 1996, vol.151, No.2043, s. 40
36 Structure and Properties of Spider Silk",
Endeavour, Ocak 1986, sayı 10, s.42
37 http://www. watchtower. org/library/g/2000/1/22/article_02.
htm
38 Fritz Vollrath & David P.Knight, Nature,
29 March 2001, 541-548
39 http://iago. stfx. ca/people/edemont/abstracts/spider.
html
40 http://faculty. washington. edu/yagerp/silkprojecthome.
html;Gosline, J.M. , M.E.Demont, et al.(1986)."The structure
and properties of silk. " Endeavour 10(1): 37-43
41 http://www.yourplanetearth.org/terms/details.php3?term=Biomimicry
42 http://faculty. washington. edu/yagerp/silkprojecthome.
html; [(1) Shear, W.A. , J.M.Palmer, et al.(1989)."A Devonian
Spinneret: Early Evidence of Spiders and Silk Use. " Science
246:479-481.
|
