في دراستهم ، وجد الباحثون أن استراتيجية التعزيز القطري الإسفنجي توفر
"في العديد من المجالات ، مثل الفضاءيضيف جيمس ويفر ، كبير العلماء في SEAS والمؤلف المشارك ، "التقنية ، ونسبة القوة إلى الوزن أمر بالغ الأهمية". "يمكن لهذه الهندسة المستوحاة من علم الأحياء أن توفر خارطة طريق لتطوير هياكل أقوى وأخف وزنًا لمجموعة واسعة من التطبيقات."
هيكل عظمي لـ Euplectella aspergillum ، إسفنجة أعماق البحار. الائتمان: فيديو من مختبر التدريس بجامعة هارفارد.
إذا سبق لك أن مشيت عبر جسر مغطىأو تجميع رف معدني لتخزين الأشياء ، رأيت بنية شبكية قطرية. يستخدم هذا النوع من التصميم العديد من الحزم القطرية الصغيرة والمتقاربة لتوزيع الأحمال المطبقة بالتساوي. تم تسجيل براءة اختراع هذه الهندسة في أوائل القرن التاسع عشر من قبل المهندس المعماري والمهندس المدني إيثيل تاون ، الذي أراد إنشاء جسور قوية من مواد خفيفة الوزن ورخيصة.
طورت Town طريقة بسيطة وفعالة من حيث التكلفة لتثبيت الهياكل الشبكية المربعة التي لا تزال تستخدم حتى اليوم.إنه يقوم بعمله ، لكنه ليس الأمثل ، مما يؤدي إلى الهدر أو الاستهلاك المفرط للمواد ويحد من ارتفاع الهيكل."كان أحد الأسئلة الرئيسية التي استندت إليها هذه الدراسة هو ما إذا كان بإمكاننا جعل هذه الهياكل أكثر كفاءة من حيث توزيع المواد.، ينتهي الأمر باستخدام مواد أقل لتحقيق نفس القوة؟" - يشرحفرنانديز.
الإسفنج الزجاجي ، المجموعة التي تنتمي إليهاكان Euplectella aspergillum ، المعروف أيضًا باسم سلة زهرة الزهرة ، بداية قوية لما يقرب من نصف مليار سنة في البحث والتطوير. لدعم جسمها الأنبوبي ، تستخدم Euplectella aspergillum مجموعتين من الدعامات الهيكلية القطرية المتوازية التي تتقاطع وتندمج مع الشبكة المربعة الأساسية لتشكيل نمط رقعة الشطرنج المتين.
العرض المركب الذي ينطلق منزجاج إسفنجي زجاجي على اليسار لشبك التسليح الملحوم على اليمين ، مما يؤكد الطبيعة البيولوجية للدراسة الائتمان: صورة بإذن من Peter Allen و Ryan Allen و James K. Weaver / Harvard
يؤكد ويفر: "لقد درسنا العلاقات بين الهيكل والوظيفة في أنظمة الهيكل العظمي الإسفنجي لأكثر من 20 عامًا ، وما زالت هذه الأنواع تدهشنا".
أثناء المحاكاة والتجاربقام الباحثون بتكرار التصميم وقارنوا الهيكل العظمي للإسفنج بالهندسة الشبكية الحالية. لقد تفوق تصميم الإسفنج عليهم جميعًا ، حيث يتحمل الأحمال الثقيلة. أظهر الباحثون أن البنية المزدوجة والمتوازية والمتقاطعة الأقطار حسنت القوة الهيكلية الإجمالية بأكثر من 20 في المائة ، دون الحاجة إلى إضافة مادة إضافية لتحقيق هذا التأثير.
اقرأ أيضا
في عصر النظم البيئية: كيف يتحول عمالقة تكنولوجيا المعلومات إلى واجهات في حياتنا اليومية
تبين أن نهر Doomsday الجليدي أكثر خطورة مما اعتقد العلماء. نقول الشيء الرئيسي
استبدل GitHub مصطلح "رئيسي" بمكافئ محايد