Dans leur étude, les scientifiques ont découvert que la stratégie de renforcement diagonal de l'éponge fournit
«Dans de nombreux domaines, comme l'aérospatialetechnique, le rapport force / poids est essentiel », ajoute James Weaver, scientifique principal et co-auteur de SEAS. "Cette géométrie inspirée de la biologie pourrait fournir une feuille de route pour le développement de structures plus légères et plus solides pour un large éventail d'applications."
Squelette d'Euplectella aspergillum, une éponge des eaux profondes. Crédit: Vidéo fournie par le Harvard Learning Lab.
Si vous avez déjà traversé un pont couvertou en assemblant une étagère en métal pour ranger des choses, vous avez vu l'architecture en grille diagonale. Ce type de conception utilise de nombreuses petites poutres diagonales étroitement espacées pour répartir uniformément les charges appliquées. Cette géométrie a été brevetée au début des années 1800 par l'architecte et ingénieur civil Ithiel Town, qui souhaitait créer des ponts solides à partir de matériaux légers et bon marché.
La ville a développé un système simpleet un moyen économique de stabiliser les structures en treillis carré, encore utilisé aujourd'hui. Il fait le travail, mais ce n'est pas optimal, ce qui entraîne un gaspillage de matériaux et une hauteur de bâtiment limitée. « L’une des principales questions à l’origine de cette recherche était de savoir si nous pouvions rendre ces structures plus efficaces en termes de distribution de matériaux. en fin de compte, utiliser moins de matériaux pour obtenir la même résistance ? » explique Fernandez.
Éponges en verre, groupe auquel il appartientEuplectella aspergillum, également connu sous le nom de panier de fleurs de Vénus, avait une longueur d'avance de près d'un demi-milliard d'années en recherche et développement. Pour soutenir son corps tubulaire, Euplectella aspergillum utilise deux ensembles d'entretoises squelettiques diagonales parallèles qui se croisent et fusionnent avec le maillage carré sous-jacent pour former un motif en damier durable.
Rendu composite qui va devitrage éponge de verre à gauche sur la grille de renfort soudée à droite, soulignant le caractère biologique de l'étude. Crédit: Image gracieuseté de Peter Allen, Ryan Allen et James K. Weaver / Harvard
«Nous étudions les relations entre la structure et la fonction dans les systèmes squelettiques des éponges depuis plus de 20 ans, et ces espèces continuent de nous étonner», souligne Weaver.
Pendant les simulations et les expériencesles chercheurs ont reproduit la conception et comparé l'architecture squelettique de l'éponge à la géométrie du treillis existante. La conception de l'éponge les a tous surpassés, résistant à des charges plus lourdes. Les chercheurs ont montré que la structure jumelée, parallèle et diagonale croisée améliorait la résistance structurelle globale de plus de 20%, sans qu'il soit nécessaire d'ajouter du matériel supplémentaire pour obtenir cet effet.
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