Akıllı Malzemeler
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
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.
 |
|
Abalone |
|
 |
|
İlhan Aksay |
|
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

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
 |
|
Abolone adlı deniz canlısından esinlenilerek elde edilen
malzeme, ABD'de ordunun çeşitli laboratuvarlarında denendikten sonra
tanklarda zırh olarak kullanılmıştır. |
|
 |
Midye kabuğu mikroskobik boyuttaki tuğlalardan oluşur. Bu katmanlı yapı kabuktaki çatlakların yayılmasına engel olur.
|
|
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
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. 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
 |
|
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. |
Kompozitler
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.

 |
 |
|
Hafif yapılı kompozit malzemeler üstün nitelikleri nedeniyle uzay
teknolojisinden, spor malzemelerine geniş bir alanda kullanılmaktadır. |
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)
Timsah Derisindeki Fiberglas Tekniği

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.
Kaslardaki Çelik Halat Teknolojisi
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.
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.
 |
|
Asma köprülerdeki taşıyıcı halatlar, kaslarımızda olduğu gibi kablo demetlerinden oluşur. |
Çok Amaçlı Kullanılabilen 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.
Sedefin Hasarı Azaltan Özel Yapısı

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

jet motoru |
 |
|
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 yaratılışı
göstermektedir. Bu örnekten de anlaşılacağı gibi Allah bizlere apaçık
varlığının ve yaratmasındaki üstün güç ve kudretinin delillerini sonsuz
ilmi ve aklıyla göstermektedir. 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)
Ağacın Sertliği Dizaynında Saklı

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 üstün tasarımlara sahiptir. Bir sedefin ya da bir
tahtanın böylesine dayanıklı olması, özel yapılarının bulunması tesadüf
eseri değildir. Açıkça görülmektedir ki, söz konusu malzemelerde üstün
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)
Örümceklerin İpeği Çelikten 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?
 |
|
Örümceğin ipek üretim bölgesinden ayrıntılı bir görünüm. |
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
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.
 |
|
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. |
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.
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.
 |
|
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 |
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:
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.
DİPNOTLAR
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.