Оберіть мову:

Гаряча лінія: (044) 357-70-55 | itbankdna@ukr.net
Соціальні мережі:

Скелет морських губок надихнув учених на створення матеріалу нового типу

Дослідники з Гарвардської школи інженерії та прикладних наук ім. Джона А. Полсона (SEAS) використовують скляні скелети морських губок в якості натхнення для створення наступного покоління більш сильних і високих будівель, довших мостів і більш легких космічних кораблів. У новій статті, опублікованій в Nature Materials, дослідники показали, що посилена по діагоналі квадратна ґратчаста скелетна структура Euplectella aspergillum, глибоководної морської губки, має більш високе відношення міцності до маси, ніж традиційні гратчасті конструкції, які мають століттями використовувалися при будівництві будівель і мостів.

У своєму дослідженні вчені виявили, що стратегія діагонального армування губки забезпечує найвищу опір подовжньому вигину для даної кількості матеріалу – її тіла. «Ми можемо створювати міцніші і більш пружні конструкції, розумно переставляючи існуючий матеріал у структурі», – пояснює Матеус Фернандес, аспірант в SEAS і перший автор статті.

«У багатьох областях, таких як аерокосмічна техніка, ставлення міцності до ваги конструкції критично важливо», – додає Джеймс Уівер, старший науковий співробітник SEAS і один з авторів статті. «Ця геометрія, натхненна біологією, може забезпечити дорожню карту для розробки більш легких і міцних структур для широкого спектра застосувань».

Якщо ви коли-небудь проходили по критого мосту або збирали металеву полицю для зберігання речей, ви спостерігали архітектуру з діагональною гратами. У цьому типі конструкції використовується безліч невеликих близько розташованих діагональних балок для рівномірного розподілу прикладених навантажень. Ця геометрія була запатентована в початку 1800-х років архітектором і інженером-будівельником Ітіелем Тауном, який хотів створити міцні мости з легких і дешевих матеріалів.

Компанія Town розробила простий і економічний спосіб стабілізації квадратних ґратчастих конструкцій, який використовується донині. Він виконує свою роботу, але це не оптимально, що призводить до втрати або надмірного витраті матеріалу і обмеження висоти будівлі. «Одне з основних питань, на якому грунтувалося це дослідження, полягав в тому, чи можемо ми зробити ці конструкції більш ефективними з точки зору розподілу матеріалів. , В кінцевому підсумку використовуючи менше матеріалу для досягнення тієї ж міцності? » – пояснює Фернандес.

Скляні губки, група, до якої належить Euplectella aspergillum, також відома як Квіткова кошик Венери, мала фору майже на півмільярда років в області досліджень і розробок. Щоб підтримувати своє трубчасте тіло, Euplectella aspergillum використовує два набору паралельних діагональних скелетних розпірок, які перетинаються і зливаються з лежить під ним квадратною сіткою, утворюючи міцний візерунок у вигляді шахової дошки.

«Ми вивчаємо взаємозв’язку між структурою і функцією в скелетних системах губок більше 20 років, і ці види продовжують нас дивувати», – підкреслює Уівер.

В ході моделювання та експериментів дослідники відтворили дизайн і порівняли кісткову архітектуру губки з існуючою геометрією решітки. Конструкція губки перевершила їх все, витримуючи більш важкі навантаження. Дослідники показали, що парна паралельна перехресно-діагональна структура поліпшила загальну міцність конструкції більш ніж на 20 відсотків, без необхідності додавання додаткового матеріалу для досягнення цього ефекту.

Анастасія Нікіфорова  редактор

Немає коментарів

залишити коментар

Введіть фразу для пошуку в поле нижче і натисніть Enter