archkosta.net

Category:

"Лёгкие, как губка. Ключ от новой технологии учёные нашли на дне океана"

Оригинал статьи: Липецкий строитель, №10, октябрь 2020 г.

Мы в очередной раз убеждаемся, что природа – лучший источник вдохновения для изобретателей. Нам остаётся только тщательно её исследовать.

Инженеры из Гарварда утверждают, что нашли способ создавать более прочные и лёгкие конструкции, копируя скелеты глубоководных губок. Они показали, что построенные таким образом мосты будут на 20 % прочнее, чем конструкция стандартного решётчатого моста, впервые запатентованного в 1820 году. Ключ к разгадке находится в скелете губки Euplectella aspergillum, которая имеет усиленную по диагонали квадратную решётчатую конструкцию с более высоким соотношением прочности к весу, чем квадратные решётчатые конструкции, которые мы считаем само собой разумеющимися сегодня. Для поддержки своего трубчатого тела Euplectella имеет два взаимосвязанных набора параллельных диагональных скелетных распорок, которые сливаются с лежащей под ним квадратной сеткой, создавая узор шахматной доски. Используя моделирование и эксперименты, команда из Гарварда проверила архитектуру скелета губки в сравнении с существующей геометрией решётки и обнаружила, что конструкция губки может выдерживать более тяжёлые нагрузки без деформации. Без дополнительных материалов новая решётка увеличивает прочность конструкции на 20 %. 

Руководитель исследовательской группы Катя Бертольди говорит, что это будет иметь «огромное значение для более рационального использования материалов в современных инфраструктурных приложениях». В 1820 году американский архитектор и инженер-строитель Итиэль Таун запатентовал мост с решётчатой фермой, который до сих пор считается самым простым и экономичным способом стабилизации квадратных решётчатых конструкций. – Он выполняет свою работу, но не оптимально, а это приводит к бесполезному избыточному расходу материала и ограничению высоты объекта, который мы можем построить, – говорит Матеус Фернандес, аспирант, участвовавший в исследовании. Учёные обнаружили, что диагональное армирование, которое используют губки, обеспечивает максимальное сопротивление продольному изгибу для данного количества материала, а это означает, что можно создавать более прочные и упругие конструкции, разумно переставляя материал, используемый в структуре. Их статья «Механически прочные решётки, вдохновлённые глубоководными стеклянными губками» была опубликована в журнале Nature Materials. В исследовании принимали участие Гарвардский институт биологической инженерии Висса и Школа инженерии и прикладных наук Джона А. Полсона.

Error

default userpic

Your IP address will be recorded 

When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.