Mühendisler, Havacılık Malzemelerinde ve Daha İyi Yapıştırıcı Üretmede İşe Yarayacak Olan Bilgileri Keşfedebilmek için Kuş Tüyünü Daha Detaylı Bir Biçimde İnceliyor
Bir çocuğun tüyle oynadığını görmüş olabilirsiniz veya kendiniz de oynamış olabilirsiniz. Tüyleri bir fermuar gibi elinizle aşağıya doğru ittirdikten sonra elinizi yukarı götürürken mucizevi bir şekilde kendisini geri çekiyor gibi görünür.
San Diego’daki Kaliforniya Üniversitesi mühendislerine göre, bu “sihirli” sıkıştırma mekanizması yeni yapıştırıcılar ve yeni havacılık malzemeleri için bir model olarak kullanılabilir. Science Advances dergisinin 16 Ocak’taki sayısında bulgularını “Verimli bir uçuş için kuş kanatlarının ve tüylerin ölçeklendirilmesi.” başlıklı bir makalede detaylandırıyorlar.
San Diego’daki Kaliforniya Üniversitesi’nin Jacobs Mühendislik Okulu’ndan malzeme bilimi üzerine doktora alan araştırmacı Tarah Sullivan, yirmi yılda kuş tüylerinin genel yapısını (belirli bir türe odaklanmadan) detaylı bir şekilde araştıran ilk kişidir. Tüylerin özelliklerini daha iyi anlamak için; kuşların kanatlarını, tüylerini ve küçük tüycük yapılarını taklit edebilen 3 boyutlu baskılar yapmıştır. Örneğin tüyün alt tarafının kanadı kaldırmak için havayı nasıl yakalayabildiğini, tüyün üst kısmının yerçekimini devralması gerektiğinde havayı nasıl tıkayabildiğini anlaşılmasını sağlar.
Sullivan, barbüllerin (Tüy uçlarını birbirine bağlayan tüyden daha küçük, kancaya benzer yapılar) sinek kuşundan akbabaya kadar bütün kuşlarda 8 ila 16 mikrometre aralığında olduğunu buldu. Bu durum da mesafenin uçuş için önemli bir özellik olduğunu göstermektedir.
Sullivan, “İlk defa mikroskop altında tüy barbülleri gördüğümde karmaşık, güzel ve işlevsel tasarımlarından dolayı hayranlık duyuyordum. Birçok türün tüylerini incelediğimiz için kuşların boyutlarındaki büyük farklılıklara rağmen, barbül mesafelerinin sabit olduğunu bulmak oldukça şaşırtıcıydı.”
Sullivan, kanat-tüy-barbül yapısını incelemenin, havacılık uygulamaları için yeni malzemelerin geliştirilmesine ve yeni yapıştırıcıların bulunmasına katkı sağlayabileceğine inanıyor. Bir sonraki makalesinde tartışacağı konusunu ispatlamak için de çeşitli prototipler geliştirdi. Ayrıca, “Bu yapıların birbirine kenetlenen tek yönlü bir yapıştırıcı ya da yöne uyarlanmış geçirgenliği olan bir malzeme için ilham kaynağı olabileceğine inanıyoruz” dedi.
San Diego’daki Kaliforniya Üniversitesi’nin Nano Mühendislik ve Makine-Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bölümlerinde profesör olan Marc Meyers’in araştırma grubunun bir parçası olan Sullivan, kuş kanatlarında bulunan kemikleri de inceledi. Seleflerinin çoğu gibi, kanattaki uzun kemik olan humerusun beklenenden daha büyük olduğunu buldu. Fakat bir adım daha ileri gitti: mekanik denklemlerini kullanarak bunun neden olduğunu gösterebildi. Kuş kemiğinin gücü sınırlı olduğu için, kuşun ağırlığı ile orantılı olarak ölçeklenemediğini buldu. Bunun yerine daha hızlı büyümesi ve uçuşta maruz kaldığı kuvvetlere dayanacak kadar güçlü olması gerekir.
Bu durum, allometri olarak bilinir. Yani vücudun belirli bölümlerinin bir bütün olarak vücudundan farklı oranlarda büyümesi olayıdır. Örneğin insan beyni allometrikdir ve çocuklarda vücudun geri kalanından çok daha hızlı büyür. Buna karşılık, insan kalbi vücudun geri kalanıyla orantılı olarak büyür; araştırmacılar buna da izometri diyor.
Meyers, “Almanya’daki Saarland Üniversitesi’nden ortak yazarımız olan Profesör Eduard Arzt amatör bir pilottur ve bizim ‘kuş kanadı’ problemimizden oldukça etkilendi. Birlikte, onlar üzerinde allometrik analizler yapmaya başladık ve sonuç büyüleyiciydi. Bu durum, farklı kökenden gelen bilim adamlarının sinerjisinin harika yeni bir anlayış üretebileceğini gösteriyor” dedi.
Kaynak: techxplore.com
