وقتی به اسفنج نگاه می کنیم ، تمایل داریم به چیزی نرم و لکه دار بر بخوریم. اما محققان دانشکده مهندسی و علوم کاربردی هاروارد جان آ. پالسون (SEAS) از اسکلت های شیشه ای اسفنج های دریایی به عنوان اثری الهام بخش برای نسل بعدی ساختمان های قوی تر و بلندتر ، پل های طولانی تر و فضاپیماهای سبک تر نام برد.
در مقاله جدید منتشر شده در Nature Materials ، محققان نشان دادند که ساختار اسکلتی شبیه شبکه مشبک مربعی تقویت شده مورب Euplectella aspergillum ، یک اسفنج دریایی در آب های عمیق ، نسبت مقاومت به وزن یک اثر بسیار شگفت انگیز می باشد که در نسل های جدید ساختمان ها و آسمان خراش ها می تواند نمود عملی پیدا کند.
“ماتئوس فرناندس” ، دانشجوی تحصیلات تکمیلی در SEAS و اولین نویسنده مقاله می گوید :
جیمز ویور ، دانشمند ارشد در SEAS و یکی از نویسندگان متناظر مقاله ، گفت: “در بسیاری از زمینه ها ، مانند مهندسی هوافضا ، نسبت قدرت به وزن سازه بسیار مهم است.” “این هندسه الهام گرفته از زیست شناسی می تواند نقشه راهی برای طراحی سازه های سبک تر و محکم برای طیف گسترده ای از کاربردها فراهم کند.”
اگر تا به حال از یک پل سرپوشیده عبور کرده اید یا قفسه ذخیره سازی فلزی کنار هم چیده اید ، معماری های مورب مشبک دیده اید در این نوع طراحی برای توزیع یکنواخت بارهای اعمال شده از بسیاری از تیرهای مورب کوچک با فاصله نزدیک استفاده می شود. این هندسه در اوایل دهه 1800 توسط معمار و مهندس عمران ، اتیل تاون ثبت اختراع شد ، او می خواست روشی برای ساختن پل های محکم از مواد سبک و ارزان قیمت را کشف کند.
تیوب دستگاه لیزرکلیک کنید
فرناندس گفت: “در ساختمان ها و سازه های حال حاضر یک روش ساده و مقرون به صرفه برای ایجاد ثبات در شبکه های مربع شکل ایجاد شده است که تا به امروز مورد استفاده قرار گرفته باشد.” ” این نوع سازه ها بهینه نیست ، و منجر به هدر رفتن مواد و محدودیت در مورد ارتفاع سازه ها می شود. یکی از اصلی ترین گزینه های این تحقیق این بود که آیا می توانیم این ساختارها را از منظر تخصیص مواد کارآمدتر کنیم و در نهایت از مواد کمتری برای دستیابی به همان مقاومت استفاده کنیم.
خوشبختانه اسفنج های شیشه ای ، گروهی که Euplectella aspergillum – که در اصطلاح دیگر به آن سبد گل Venus ’می گویند – تقریباً نیم میلیارد سال در اعماق دریا زندگی می کنند. برای حمایت از بدنه ی لوله ای خود ، Euplectella aspergillum دو مجموعه از پایه های اسکلتی مورب مورب را به کار می گیرد ، که روی همدیگر را قطع می کنند و در یک شبکه مربع زیرین قرار می گیرند ، و یک الگوی شطرنجی قوی ایجاد می کنند.
ویور گفت: “ما بیش از 20 سال در حال مطالعه روابط ساختار و عملکرد در سیستم اسکلت اسفنجی بوده ایم و این گونه ها همچنان ما را شگفت زده می کنند.”
قیمت چیلر دستگاه لیزر کلیک کنید
در شبیه سازی ها و آزمایشات ، محققان این طرح را تکرار کردند و ساختار اسکلتی اسفنج را با هندسه های شبکه موجود مقایسه کردند. طرح اسفنجی از همه آنها بهتر عمل کرد ، بارهای سنگین تر را تحمل کرد. محققان نشان دادند که ساختار مورب متقاطع موازی جفت شده مقاومت کلی ساختار را بیش از 20 درصد بهبود می بخشد ، بدون اینکه نیازی به افزودن مواد اضافی برای رسیدن به این اثر باشد.( منبع : گروه طبیعت گردی و گروه گردشگری )