شارك
الرئيسية
1 دقيقة
استوحى باحثون من كلية الهندسة والعلوم التطبيقية في جامعة هارفارد الاميركية تقنية جديدة من هياكل الإسفنج البحري للحصول على أبنية وجسور أقوى وأطول ومركبات فضائية أخف وزناً. ونشرت الورقة البحثية في مجلة نيتشر العلمية أمس الإثنين.
أظهر الباحثون أن البنية الهيكلية شبه الشبكيّة المربعة لإسفنج البحر المسمى «Euplectella aspergillum» لها قدرة على تحمّل الأوزان الكبيرة أكثر من التصميمات الشبكيّة التقليدية المستخدمة منذ قرون في بناء المباني والجسور.
قال ماتيوس فيرنانديز، طالب دراسات عليا في الكلية والمؤلف الأول للورقة البحثية: «لقد وجدنا أن استراتيجية التقوية القطرية للإسفنج تحقق أعلى مقاومة للإلتواء عند استخدام كمية معينة من المواد، مما يعني أنه يمكننا بناء هياكل أقوى وأكثر مرونة من خلال إعادة ترتيب المواد الموجودة داخل الهيكل بذكاء.»
إذا كنت قد مشيت من قبل عبر جسر مغطى فلا بد أنك رأيت هياكل شبكية قطرية. يستخدم هذا النوع من التصميم العديد من الحزم القطرية الصغيرة المتقاربة لتوزيع الأوزان المطبقة بالتساوي. وتستخدم لإنشاء جسور متينة من مواد خفيفة الوزن ورخيصة.
هذه التقنية تنجز المهمة، لكنها ليست مثالية، وتؤدي إلى إهدار المواد وتحديد الارتفاع الأقصى للأبنية، وتسائل الباحثون هل يمكننا جعل هذه الهياكل أكثر كفاءة باستخدام مواد أقل وبنفس القوة؟.
يدعَّم الجسم الانبوبي للإسفنج Euplectella aspergillum بمجموعتين من الدعامات الهيكلية القطرية المتوازية، والتي تتقاطع وتندمج مع شبكة مربعة أساسية، لتشكيل بنية قوية تشبه رقعة الشطرنج.
قارن الباحثون هيكل الإسفنج مع الأشكال الهندسية الشبكية المستخدمة حالياً. وكانت المفاجأة أن تصميم الإسفنج تفوّق عليها جميعها، وحقق أعلى مقاومة للإلتواء، أظهر الباحثون أن البنية المزدوجة المتقاطعة المتوازية قد حسنت القوة الهيكلية الإجمالية بأكثر من 20%، دون الحاجة إلى إضافة مواد لتحقيق هذا التأثير.
وقال الباحثون أنه في العديد من المجالات، مثل هندسة الطيران، تعتبر نسبة القوة إلى الوزن لهيكل ما أمراً بالغ الأهمية، يمكن أن توفر هذه الهندسة المستوحاة من علم الأحياء خارطة طريق لتصميم هياكل أخف وزناً وأقوى لمجموعة واسعة من التطبيقات بالإضافة إلى تحسين استخدام المواد في تطبيقات البنية التحتية الحديثة.