Gecko Kertenkelesi ve Geckoları Taklit Eden Teknolojiler

Gecko kertenkelelerinin ayaklarında ‘Seta’ adı verilen yüz binlerce tüycük bulunur. Her seta yaklaşık 1mm uzunluğunda ve 5 µm çapındadır. ‘Seta’lar “200nm uzunluğunda ve 10nm çapından daha küçük tüycüklerle kaplıdır”.¹ “Bu tüycükler insan saçından 10 kat daha incedir ve mikroskop altında uçlara doğru çatallandığı ve daha da inceldiği görülür. Bu tüycüklerin uçları o kadar incedir ki kertenkelenin tutunduğu yüzey ile moleküler düzeyde bir etkileşim sağlanır.”²

Moleküler etkileşim nedeniyle ortaya çıkan kuvvet Van Der Waals kuvvetidir. Van der Waals kuvvetleri moleküller veya atomlar arasında elektronların anlık dizilimlerinden meydana gelen geçici kuvvetlerdir. Diğer kimyasal bağlara göre çok daha zayıftır. Bu kuvvet her ne kadar zayıf da olsa geckoların ayaklarındaki “2 milyon tüycüğün”³ her biri geckonun duvara tutunmasına destek olur. Bu tüycüklerin esnekliği yüzey alanını dolayısıyla çekim kuvvetini (adsorpsiyon) arttıran bir başka etkidir.

Geckoların tırmandıkları yüzeye hızlıca yapışıp hızlıca ayrılabilmeleri Van der Waals bağlarının hızlıca kurulup yok olmasıyla gerçekleşir. Bu bilgilerden yola çıkarak gecko kertenkeleleri yalnızca geçici fiziksel kuvvetler sayesinde duvara, cama hatta ıslak yüzeylere bile tırmanabildiklerini söyleyebiliriz.

Bilim insanları gecko kertenkelelerini bu olağanüstü özelliklerini taklit eden teknolojiler geliştirmeye çalışmaktadırlar. Kertenkelelerinin ayaklarındaki doğal tüycükleri nanoteknoloji ile sentetik olarak üretip aynı çekim kuvvetine sahip maddeler üretmeyi başarmışlardır.

Ne var ki üretilen nano materyallerin üretim maliyeti yüksek dayanıklılığı ise düşüktür. Ayrıca ıslak zeminlerde çekim gücünü yitirmektedir. “Yapay gecko ayaklarında 600nm uzunluğunda 400nm çapında her biri 40nN çekim kuvvetine sahip tüycükler bulunur. Bu tüycüklerin çekim kuvveti ıslak zeminde 6nN’a kadar düşerek 7 de 1 ine geriler. Geckolar ise tüycüklerinin arasındaki kanallardan suyu tahliye ederek çekim kuvvetini muhafaza edebilirler. Tamamen tozlu ve çamurlu yüzeylerde gecko ayaklarının çekim kuvveti şaşırtıcı bir şekilde artmaktadır. Çünkü geckoların ayaklarına yapışan yabancı partiküller yüzeye daha da güçlü bir şekilde yapışır. Dolayısıyla geckoların ayaklarını temizlemeye ihtiyaçları yoktur.”⁴ Yani doğadan örnek alarak ürettiğimiz yapay malzeme orijinalinden henüz oldukça geridir.

Hangi Alanlarda Kullanılabilir?

Stanford üniversitesinde yapılan bir AR-GE çalışmasında yapay gecko ayaklarını kullanan bir robot üretilmiştir.⁵ Bu robot düz duvara ve cam yüzeylere tırmanabilmektedir. Bu robotun arama kurtarma çalışmalarında ulaşılamayan noktalara girmesi hedefleniyor. Bu robot diğer duvar tırmanan robotlara kıyasla daha iyi bir performans gösteriyor. “Diğer robotlar yapışkan kimyasal malzemeler veya vakum kullandıkları için daha yavaş ilerliyor ancak gecko robotu hızlı bir şekilde yüzeye yapışıp yüzeyden ayrılabiliyor. Yapay gecko ayakları hiç bir kimyasal içermediği için arkasında iz bırakmıyor.”⁶ Bir sonraki adımda Z-MAN projesiyle insanların duvara tırmanabilmesini sağlamak istiyorlar.

Stanford Üniversitesi’nde yürütülen bu proje göz önüne alındığında gecko teknolojisinin kullanım alanı olarak aklımıza ilk olarak robotlar ve askeri sanayi geliyor. Bunun yanında medikalden uzay teknolojisine bir çok alanda daha kullanılabilir.

Örnek olarak TedYouth’un düzenlediği dizayn yarışmasında Harry araba koltuklarını gecko yapışkan teknolojisiyle kaplayıp emniyet kemerini kaldırmayı teklif ederek ödül aldı.⁷

Robert Langer ve Jeff Karp tarafından MIT Üniversitesi’nde yürütülen bir araştırmada gecko teknolojisi ile dokuya zarar vermeyen ama bir arada tutan medikal bandajların üretilmesi hedefleniyor.⁸

Bunun dışında gecko teknolojisi “yer çekimsiz ortamlarda astronotların yürümesini kolaylaştırmak için”⁹ kullanılabilir.

Sonuç olarak bilim insanları doğada karşılaştıkları sorunların üstesinden yine doğada bulunan mükemmel çözüm örneklerini taklit ederek geliyorlar. Gecko teknolojisinin veya doğa örnek alınarak geliştirilen teknolojilerin hangi alanlarda kullanıldığını görmek için Biomimikri Enstitüsü’nün¹⁰ sayfasından bir çok örneğe ulaşabilirsiniz.

 

Kaynaklar
¹http://rosslockwood.com/science/gecko-feet-and-nanotechnology
²http://news.stanford.edu/news/2010/august/gecko-082410.html
³https://www.youtube.com/watch?v=TlyvS1ckDZM
⁴http://rosslockwood.com/science/gecko-feet-and-nanotechnology
⁵https://www.youtube.com/watch?v=o5lMJtQOKSY
⁶http://news.stanford.edu/news/2010/august/gecko-082410.html
⁷https://www.youtube.com/watch?v=TlyvS1ckDZM
⁸http://www.karplab.net/portfolio-item/gecko-adhesive
⁹http://web.stanford.edu/group/mota/education/Physics%2087N%20Final%20Projects/Group%20Gamma/gecko.htm#_edn4
¹⁰http://biomimicry.org/biomimicry-examples