Морские губки помогут создать новые небоскребы и мосты

Исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук вдохновились скелетами морских губок и предложили метод строительства следующего поколения более прочных и высоких зданий, длинных мостов и легких космических аппаратов.
Морские губки помогут создать новые небоскребы и мосты

Matheus Fernandes/Harvard SEAS

Если вы когда-либо ходили по крытому мосту или собирали металлическую полку для хранения, вы знакомы с диагональными решетчатыми архитектурами. В этом типе конструкции используются много небольших, близко расположенных диагональных балок, которые позволяют равномерно распределить приложенные нагрузки. 

Теперь американские инженеры опубликовали статью в журнале Nature Materials, где показали, что скелет морских губок вида Euplectella aspergillum имеет архитектуру, механические характеристики которой лучше, чем у традиционных конструкций. Исследователи скопировали скелет морской губки и воссоздали в лаборатории. Затем авторы проанализировали нагрузки и сопротивления в конструкции и обнаружили, что в ней наблюдается самый высокий показатель сопротивления изгибу из всех возможных для заданного количества материала.

Для поддержания оптимальной формы своего трубчатого тела, Euplectella aspergillum использует два набора параллельных диагональных скелетных трубочек, которые пересекаются с квадратной сеткой и образуют прочный шахматный узор. Ученые показали, что такая структура улучшает общую прочность конструкции более чем на 20%, без необходимости укреплять конструкцию дополнительным материалом.

Результаты работы помогут создать инженерные конструкции, имеющие высокое сопротивление изгибу и увеличенную износостойкость. Это можно использовать, например, при строительстве мостов, высотных домов и других конструкций, в которых опоры постоянно подвержены действию высоких нагрузок.