Doğadan ilham alarak tasarlanmış çeşitli teknolojik ürünler ve icatlar, doğal sistemlerin özelliklerini taklit ederek çeşitli avantajlar sağlar.
Biyotaklit, doğadaki canlı sistemlerin incelenerek taklit edilmesini ve bu bilgiyi mühendislik yaklaşımları ile geliştirerek özellikle nanoteknoloji, robot teknolojisi, yapay zeka, biyomedikal endüstri ve savunma sanayii gibi alanlarda kullanılacak malzeme, alet, mekanizma ve sistemlere uygulanmasını amaçlayan bir disiplindir.
Biyotaklit terimi ilk kez 1982 yılında Merill tarafından kullanılmışsa da, bir yazar ve bilim gözlemcisi olan Janine M. Benyus tarafından 1997 yılında yazılan "Biomimicry: Innovation Inspired by Nature" kitabı ile popüler hâle gelmiş ve bilimsel bir disiplin olarak adlandırılmıştır.
Biyotaklitin en çok bilinen örneklerinden biri, kuşlardan ve böceklerden ilham alarak uçan makineler tasarlayan Leonardo da Vinci'ye (1452-1519) aittir. Vinci kuşların anatomik yapılarını ve uçuş tekniklerini inceleyerek projeler çizmiş ancak bunları o zamanki koşullarda hayata geçirememiştir.
Ancak bu hayal, 400 yıl kadar sonra Wright Kardeşlerin güvercinlerin uçuşundan esinlenerek tasarladıkları ilk hava aracıyla 1903 yılında hayata geçmiştir.
Nanoteknoloji; malzemelerin, sistemlerin ve cihazların nano ölçekte şeklini ve boyutlarını kontrol ederek tasarımının, simülasyonunun ve imalatının yapılmasi demektir. Nano Yunanca'da cüce anlamına gelen bir ön ektir. Ölçü olarak bir nanometrenin metrenin milyonda biri olduğu düşünülürse nanoteknolojik çalışmaların ne kadar küçük ölçekte çalışmaları kapsadığı anlaşılabilir.
Nanoteknolojide çok küçük ölçekli çalışmaların avantajları şunlardır:
Nanoteknolojinin temelini oluşturan ilk fikir 1959 yılında Amerika'da Nobel ödüllü Richard Feynman tarafından ortaya atılmıştır. Feynman, ‘’There’s Plenty of Room at the Bottom’’ (Aşağıda Bol Bol Yer Var) başlıklı konuşmasında ilk defa nano boyuttaki gizeme değinerek eğer atom ve molekül büyüklüklerinde imalat yapılabilirse birçok yeni keşf in ortaya çıkacağını bildirmiştir.
Nanoteknoloji terimi ise ilk kez 1974 yılında kullanılmıştır.
1990'ların başında Smalley öncülüğündeki araştırmacılar 60 karbon atomunun simetrik biçimde sıralanmasıyla elde edilen futbol topu şeklindeki fullerene molekülleri geliştirmişlerdir. Bir nanometre büyüklüğünde ve çelikten daha güçlü, plastikten daha hafif, elektrik ve ısı geçirgen bir yapıya sahip bu molekülün keşfi araştırmacılara 1996 yılı Nobel kimya ödülünü kazandırmıştır.
Doğanın sunduğu tasarımlardan ilham alarak üretilen yeni teknolojiler, birçok alanda çığır açıcı gelişmelere yol açmıştır. Nanoteknoloji ise, bu alanda ön plana çıkan en önemli disiplinlerden biridir.
Nanoteknoloji, malzemelerin, sistemlerin ve cihazların nano ölçekte şeklini ve boyutlarını kontrol ederek tasarımının, simülasyonunun ve imalatının yapılmasına dayanmaktadır. Bu disiplin, birçok alanda devrim niteliğinde yeniliklerin önünü açmaktadır.
Biyotaklit ve nanoteknoloji, birbirini tamamlayan iki disiplindir. Biyotaklit, doğadaki tasarımlardan ilham alırken, nanoteknoloji ise bu tasarımların üretimini mümkün hale getirmektedir.
Bu iki disiplinin birlikte kullanılması, gelecekte birçok alanda çığır açıcı gelişmelere yol açacaktır.
Youtube Video Linki: Biyotaklit ve Nanoteknoloji Diğer Kaynaklar: Biyotaklit: Doğa Esinli İnovasyon Nanoteknolojinin TemelleriNanoteknoloji, atomlar ve moleküller gibi çok küçük ölçeklerde malzemelerle çalışma bilimidir. Nanoteknolojinin birçok potansiyel uygulaması vardır, ancak en önemlilerinden bazıları şunlardır:
Nanoteknoloji, ilaçları doğrudan hedefli hücrelere iletmek, hastalıkları teşhis etmek ve hatta yapay organlar yaratmak için kullanılabilir.
Nanoteknoloji, güneş enerjisi hücrelerinin verimliliğini artırmak, daha hafif ve daha güçlü piller geliştirmek ve daha temiz ve daha ucuz yakıt kaynakları bulmak için kullanılabilir.
Nanoteknoloji, kirleticileri temizlemek, suyu arıtmak ve sera gazı emisyonlarını azaltmak için kullanılabilir.
Nanoteknoloji, daha hafif, daha güçlü ve daha verimli araçlar ve altyapı geliştirmek için kullanılabilir.
Biyomimikri, doğadaki sistemleri taklit ederek yeni teknolojilerin ve ürünlerin geliştirilmesidir. Biyomimikrinin birçok potansiyel uygulaması vardır, ancak en önemlilerinden bazıları şunlardır:
Biyomimikri, daha güçlü ve daha enerji verimli binalar tasarlamak için kullanılabilir.
Biyomimikri, daha hafif, daha güçlü ve daha dayanıklı ürünler tasarlamak için kullanılabilir.
Biyomimikri, daha az atık üreten ve daha enerji verimli üretim süreçleri tasarlamak için kullanılabilir.
Nanoteknoloji ve biyomimikri, birçok alanda devrim yaratma potansiyeline sahip iki önemli teknolojidir. Bu teknolojilerin gelecekteki gelişmeleri, dünyayı daha iyi bir yer haline getirmek için kullanılabilir.
Doğadan tasarıma, biyolojiden ilham alarak yeni çözümler ve tasarımlar üretme yaklaşımıdır. Bu yaklaşım, doğadaki canlıların ve ekosistemlerin sorunları çözme ve uyum sağlama konusundaki yeteneklerinden faydalanmayı amaçlar.
Doğadan tasarıma yaklaşımı, iki temel yöntemle gerçekleştirilebilir:
Doğadan tasarıma yaklaşımı, birçok farklı alanda kullanılmıştır. İşte bazı örnekler:
Doğadan tasarıma yaklaşımı, yaratıcı ve sürdürülebilir çözümler üretmek için güçlü bir araçtır. Bu yaklaşım, birçok farklı alanda başarılı bir şekilde uygulanmıştır ve gelecekte de birçok yenilikçi tasarıma kaynaklık etmesi beklenmektedir.
Biyotaklit, doğadaki örneklerden esinlenerek teknoloji ve tasarım alanında yenilikçi çözümler üretme yaklaşımıdır. Bu yaklaşım, canlıların doğal özellikleri ve işlevlerinden öğrenerek, insan yapımı sistemlerde benzer özellikler ve işlevler yaratmayı amaçlar.
Termitlerin yuvaları, doğal iklimlendirme sistemleri olarak örnek alınarak, enerji verimliliği yüksek binalar tasarlanmıştır. Bu binalarda, termitlerin yuvalarındaki hava akışı yöntemi kullanılarak, doğal havalandırma sağlanır. Bu sayede, mekanların iklimlendirilmesi için kullanılan enerji miktarı azaltılır.
Termit yuvalarından esinlenerek yapılan binalar, enerji verimliliği ve çevre dostu özellikleriyle dikkat çekmektedir. Bu tür binaların yaygınlaşması, enerji tüketiminin azaltılmasına ve çevre kirliliğinin önlenmesine katkı sağlayabilir.
Geko kertenkelesinin ayak yapısı, yapışkanlık ve tırmanma özellikleri sayesinde, yeni nesil yapıştırıcılar ve tırmanma ekipmanları geliştirilmiştir. Bu ürünler, gecko kertenkelesinin ayak yapısındaki kılları taklit ederek, yüzeylere güçlü bir şekilde yapışabilirler.
Geko kertenkelesinden ilham alan icatlar, yapışkanlık ve tırmanma özellikleriyle birçok alanda kullanılmaktadır. Bu tür icatların gelişmesi, yeni nesil yapıştırıcıların ve tırmanma ekipmanlarının üretilmesine olanak sağlamıştır.
Tavus kuşunun tüylerindeki renklerin oluşumu, ışık kırılma ve yansıma olaylarına dayanmaktadır. Bu özellikten esinlenerek, nanoteknoloji kullanılarak, ışık yansıtan levhalar üretilmiştir. Bu levhalar, tabletler, dizüstü bilgisayarlar, akıllı telefonlar gibi elektronik cihazlarda kullanılmaktadır.
| Özellik | Açıklama |
|---|---|
| Işık kırılması | Gelen ışığın yoğunluğunun değişmesiyle yön değiştirmesi |
| Işık yansıması | Gelen ışığın bir yüzeyden geri dönmesi |
Tavus kuşundaki renk oluşumu olayından esinlenerek üretilen nanoteknolojik levhalar, elektronik cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tür levhalar, cihazların ekranlarının daha parlak ve net görünmesini sağlar.
Fiberglas, cam liflerinin özel bir plastik sıvıya katılmasıyla üretilen bir malzemedir. Fiberglasın esin kaynağı, timsah derisinin yapısıdır. Timsah derisi, kollajen protein lifler sayesinde çok sağlam ve dayanıklıdır. Fiberglas da, tıpkı timsah derisi gibi, sağlam ve dayanıklı bir malzemedir.
Timsah derisinden esinlenerek üretilen fiberglas, birçok alanda kullanılan önemli bir malzemedir. Fiberglasın sağlamlığı ve dayanıklılığı, onu otomotiv, havacılık ve gemi inşa sektörlerinde vazgeçilmez kılmaktadır.
Nilüfer bitkisinin yaprakları, kendi kendini temizleyen bir yapıya sahiptir. Yaprakların yüzeyindeki minik tüyler, su damlacıklarının yapraklardan kolayca kaymasını sağlar. Bu özellikten esinlenerek, kendini temizleyen giysiler, duvarlar ve zeminler tasarlanmıştır. Ayrıca, nilüfer bitkisinden esinlenerek, Kristal Saray adlı yapı inşa edilmiştir. Kristal Saray, cam ve demirin bir araya gelmesiyle oluşturulmuş devasa bir yapıdır. Yapının tasarımı, nilüfer bitkisinin yapraklarının yapısından esinlenilerek yapılmıştır.
| Özellik | Açıklama |
|---|---|
| Lotus etkisi | Su damlacıklarının yüzeylerden kolayca kayması |
| Kendini temizleyen giysiler | Kir ve lekenin kolayca temizlendiği giysiler |
| Kendini temizleyen duvarlar ve zeminler | Kir ve lekenin kolayca temizlendiği duvarlar ve zeminler |
Nilüfer bitkisinden esinlenerek geliştirilen teknolojiler, kendini temizleyen giysiler, duvarlar ve zeminler gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Ayrıca, nilüfer bitkisinden esinlenerek inşa edilen Kristal Saray, mimari açıdan önemli bir yapıdır.
Kambur balinaların yüzgeçleri, tırtıklı bir yapıya sahiptir. Bu yapı, balinaların suda daha verimli bir şekilde hareket etmelerini sağlar. Tırtıklı yapı, suyun akışını düzenleyerek türbülansı azaltır ve balinaların daha hızlı yüzmesini sağlar. Bu özellikten esinlenerek, tırtıklı kanatlara sahip yeni nesil rüzgar türbinleri geliştirilmiştir. Bu türbinler, tıpkı kambur balinaların yüzgeçleri gibi, daha verimli bir şekilde çalışmaktadır.
Kambur balina yüzgeçlerinden esinlenerek geliştirilen tırtıklı kanatlı rüzgar türbinleri, enerji sektöründe önemli bir yeniliktir. Bu türbinler, daha verimli bir şekilde çalışmakta ve daha az ses çıkarmaktadır.
Doğada bulunan canlıların yapıları ve özellikleri, birçok ürün tasarımına ilham kaynağı olmuştur. Bu sayede daha verimli, dayanıklı ve estetik ürünler ortaya çıkmıştır.
Kuşların ve yarasaların kanatları, rüzgar akışını en verimli şekilde kullanarak uçmalarını sağlar. Bu yapıdan esinlenerek tasarlanan rüzgar türbinleri, daha fazla enerji üretebilmektedir.
Doğadan tasarıma uyarlanan kanatlar, rüzgar türbinlerinin verimliliğini artırmış ve enerji üretimini daha çevre dostu hale getirmiştir.
Köpek balıklarının derisi, nano boyutta dişlerle kaplıdır. Bu dişler, su direncini azaltarak köpek balıklarının daha hızlı ve sessiz bir şekilde yüzmesini sağlar. Bu yapıdan esinlenerek geliştirilen Sharklet adı verilen malzeme, hijyenik yüzey kaplama malzemesi olarak kullanılmaktadır.
Köpek balığı derisinden esinlenerek geliştirilen Sharklet, bakteri kontrolü sağlamak için oldukça uygun maliyetli ve yüksek seviyede hijyenik, aynı zamanda da yenilikçi bir malzemedir.
Tesbih böcekleri, tehlikeden korunmak için iç içe geçebilen sert kabuklara sahiptir. Bu yapıdan esinlenerek tasarlanan ekmeklik, daha kompakt ve dayanıklı hale getirilmiştir.
Tesbih böceği kabuğundan esinlenerek tasarlanan ekmeklik, daha kompakt ve dayanıklı hale getirilmiştir.
Çam kozalağı, sıcaklıkla birlikte açılıp kapanan kapakçıklarla kaplıdır. Bu yapıdan esinlenerek tasarlanan akıllı kumaşlar, vücut ısısına göre havalandırma sağlamaktadır.
Çam kozalağından esinlenerek tasarlanan akıllı kumaşlar, vücut ısısını düzenleyerek daha konforlu bir giyim deneyimi sağlar.
Kuzey Amerika'da yaşayan oklu kirpinin dikenleri, uçlarında nano boyutta dikenler bulunan oldukça sert yapılardır. Bu yapıdan esinlenerek geliştirilen tıbbi iğneler, ağrı hissettirmeksizin kolaylıkla deriyi delebilir ve yaranın daha hızlı iyileşmesini sağlayabilir.
Kirpi dikenlerinden esinlenerek geliştirilen tıbbi iğneler, daha az ağrılı ve daha etkili bir şekilde yaraların tedavisinde kullanılabilir.
Askerî alanda geliştirilen biyotaklit örneklerinden biri de yarasadan esinlenilen Com-Bat adı verilen gözetleme aygıtıdır. Bu araç; güneş, rüzgâr ve titreşim enerjisi ile çalışmaktadır. Amerika askerî donanması için veri toplarken harcadığı güç sadece bir vattır. Üzerine yerleştirilmiş mini mikrofonlar sayesinde farklı yönlerden gelen sesleri takip edebilen, küçük detektörleri sayesinde nükleer radyasyonu ve zehirli gazları tespit edebilen özelliklere sahiptir. Ayrıca kuantum noktalı güneş hücreleri özelliği ile fotovoltaikden iki kat daha fayda sağlamaktadır.
Com-Bat, yarasalardan esinlenilerek geliştirilmiş bir gözetleme aygıtıdır. Güneş, rüzgâr ve titreşim enerjisi ile çalışır. Üzerine yerleştirilmiş mini mikrofonlar ve küçük detektörler sayesinde farklı yönlerden gelen sesleri takip edebilir, nükleer radyasyonu ve zehirli gazları tespit edebilir. Ayrıca kuantum noktalı güneş hücreleri özelliği ile fotovoltaikden iki kat daha fazla fayda sağlar.
Kurak ve suyun bulunması güç koşullarda hayat kurtaracak suyun sis böceklerinden ilham alarak tasarlandığı bu örnekte çiğ taneleri, paslanmaz çelikten bir kubbesi bulunan şişenin sırtında bulunan kabartılar sayesinde toplamayı başarmıştır. Böylelikle nesne sabah havadan daha soğuk olduğu için ve formundan dolayı çiğ taneleri bu kanallardan kayarak toplanmaktadır. Şişe her gün bir kupa kadar su toplayabilir ki bu yaşam ile ölüm arasındaki birisi için farklılık katacak bir buluş anlamına gelmektedir.
Sis böceğinden esinlenerek tasarlanan su şişesi, kurak ve suyun bulunması güç koşullarda hayat kurtarıcı bir buluştur. Şişenin sırtındaki kabartılar sayesinde çiğ taneleri toplanır ve her gün bir kupa kadar su elde edilir.
MIT (Massachusetts Institute Of Technology) ’den üç öğrenci 2012 yılında güneş enerjisinden faydalanmak için güneş panelleriyle ilgili bir tasarım geliştirirler. Amaçları doğadan esinlenerek tasarlayacakları panellerle daha çok enerji elde edebilmektir. Bunun için doğadan seçilebilecek en güzel materyali, ayçiçeğini (sunflower) seçerler. Bütün gün güneş ışınlarını en iyi alabileceği açıyla güneşe yönelen bu bitki gibi güneş enerjisi panelleri tasarlamak için incelemelerini sürdürürler. “Bunu bir bitki yapıyorsa bir güneş paneli neden yapamasın?” fikriyle çiçek taç yapraklarına benzer güneş panellerine güneşi algılayabilecek parçacıklar yerleştirirler. Bu mekanizma ile güneşli ve gölgeli kısımlar arasındaki oluşacak sıcaklık farkından yararlanarak panelin yön değiştirmesi sağlanır ve tasarımlarını hayata geçirdiklerinde hiçbir elektriksel güce veya kaynağa ihtiyaç duymadan önemli oranda enerji üretmeyi başarırlar ve ürünlerine akıllı çiçek (smartflower) ismini verirler. Bu sistemin elektrikli arabalarda da kullanılması hedeflenmektedir.
Ayçiçeğinden esinlenerek tasarlanan akıllı çiçek güneş panelleri, hiçbir elektriksel güce veya kaynağa ihtiyaç duymadan önemli oranda enerji üretebilir. Bu sistemin elektrikli arabalarda da kullanılması hedeflenmektedir.