Морские губки хранили секрет прочности

22.09.2020 15:53

Морские губки хранили секрет прочности

Когда мы думаем о губках, мы склонны думать о чем-то мягком и мягком. Но исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS) используют стеклянные скелеты морских губок в качестве вдохновения для создания следующего поколения более сильных и высоких зданий, более длинных мостов и более легких космических кораблей.

В новой статье, опубликованной в Nature Materials, исследователи показали, что усиленная по диагонали квадратная решетчатая скелетная структура Euplectella aspergillum, глубоководной морской губки, имеет более высокое отношение прочности к весу, чем традиционные конструкции решеток, которые имеют веками использовались при строительстве зданий и мостов.

"Мы обнаружили, что стратегия диагонального армирования губки обеспечивает наивысшее сопротивление продольному изгибу для данного материала, что означает, что мы можем создавать более прочные и эластичные конструкции, разумно переставляя существующий материал внутри конструкции", - сказал Матеус Фернандес, аспирант в SEAS и первый автор статьи.

"Во многих областях, таких как аэрокосмическая техника, отношение прочности к весу конструкции критически важно", - сказал Джеймс Уивер, старший научный сотрудник SEAS и один из авторов статьи. "Эта геометрия, вдохновленная биологией, может обеспечить дорожную карту для разработки более легких и прочных структур для широкого спектра применений".

В ходе моделирования и экспериментов исследователи воспроизвели дизайн губки и сравнили скелетную архитектуру губки с существующей геометрией решетки. Конструкция губки превзошла их все, выдерживая более тяжелые нагрузки. Исследователи показали, что парная параллельная перекрестно-диагональная структура улучшила общую прочность конструкции более чем на 20 процентов, без необходимости добавления дополнительного материала для достижения этого эффекта.

"Наше исследование демонстрирует, что уроки, извлеченные из изучения скелетных систем губки, могут быть использованы для создания структур, геометрически оптимизированных для задержки коробления, с огромными последствиями для улучшения использования материалов в современных инфраструктурных приложениях", - сказали Катя Бертольди, профессор прикладной механики SEAS и автор исследования.

Напомним, ранее сообщалось, что был найден самый древний сложный организм.

Источник

Редакция: | Карта сайта: XML | HTML | SM
2013-2020 © "МехКорпс — роботы и киборги". Все права защищены.