그들의 연구에서, 연구원들은 스폰지 대각선 강화 전략이 제공한다는 것을 발견했다
“항공 우주와 같은 많은 분야에서기술, 강도 대 중량 비율이 매우 중요합니다.”SEAS 선임 과학자이자 공동 저자 인 James Weaver는 덧붙입니다. "이 생물학에서 영감을받은 기하학은 광범위한 응용 분야를위한 더 가볍고 강한 구조의 개발을위한 로드맵을 제공 할 수 있습니다."
심해 스폰지 인 Euplectella aspergillum의 골격. 출처 : Harvard Learning Lab에서 제공 한 비디오.
지붕이있는 다리를 건넌 적이 있다면또는 물건을 보관하기 위해 금속 선반을 조립하면 대각선 그리드 아키텍처를 보았습니다. 이 유형의 디자인은 적용된 하중을 고르게 분산시키기 위해 작고 밀접한 간격의 대각선 빔을 많이 사용합니다. 이 지오메트리는 1800 년대 초에 가볍고 값싼 재료로 강력한 다리를 만들고 싶어했던 건축가이자 토목 엔지니어 Ithiel Town에 의해 특허를 받았습니다.
Town은 오늘날에도 여전히 사용되는 정사각형 격자 구조를 안정화하는 간단하고 비용 효율적인 방법을 개발했습니다. 그것은 제 역할을 하지만 최적이 아니 므로 재료의 낭비 또는 과도한 소비로 이어지 고 구조물의 높이가 제한됩니다."이 연구의 기반이 된 주요 질문 중 하나는 재료 분배 측면에서 이러한 구조를 보다 효율적으로 만들 수 있는지 여부 였습니다 .같은 강도를 얻기 위해 더 적은 재료를 사용하게 될까요 ?" — 설명페르난데스.
유리 스폰지, 그것이 속한 그룹금성의 꽃 바구니로도 알려진 Euplectella aspergillum은 연구 개발 분야에서 거의 5 억 년 동안 시작되었습니다. 관형 몸체를지지하기 위해 Euplectella aspergillum은 두 세트의 평행 한 대각선 스켈 레탈 스트럿을 사용하여 기본 사각형 메시와 교차하고 병합하여 내구성있는 바둑판 패턴을 형성합니다.
다음에서 오는 합성 렌더링왼쪽의 유리 스펀지 글레이징과 오른쪽의 용접 보강 그릴로 연구의 생물학적 특성을 강조합니다. 출처 : Peter Allen, Ryan Allen, James K. Weaver / Harvard의 이미지 제공
“우리는 20 년 넘게 스펀지 골격 시스템의 구조와 기능 사이의 관계를 연구 해 왔으며 이러한 종들은 계속해서 우리를 놀라게합니다.”라고 Weaver는 강조합니다.
시뮬레이션 및 실험 중연구자들은 디자인을 복제하고 스펀지의 골격 구조를 기존 격자 기하학과 비교했습니다. 스펀지의 디자인은 더 무거운 하중을 견디며 모든 것을 능가합니다. 연구원들은이 효과를 달성하기 위해 추가 재료가 필요없이 쌍을 이루는 평행 교차 대각선 구조가 전체 구조 강도를 20 % 이상 향상 시켰음을 보여주었습니다.
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