Những cây cầu độc đáo được xây dựng lấy cảm hứng từ cấu trúc xương hải miên

Nói đến hải miên, chúng ta thường liên tưởng tới một thứ gì đó mềm mại.

Tuy nhiên, những bộ xương hải miên chính là nguồn cảm hứng cho các nhà khoa học trong thiết kế thế hệ những tòa nhà vững chắc hơn, những cây cầu bền vững hơn và những con tàu vũ trụ nhẹ hơn.

Các nhà khoa học ở Trường Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng John A. Paulson thuộc ĐH Harvard, Mỹ (SEAS) đã chỉ ra rằng, cấu trúc khung xương của hải miên nước sâu Euplectella aspergillum có tỷ lệ sức bền vật liệu tính trên khối lượng cao hơn các cấu trúc truyền thống, được sử dụng qua nhiều năm trong xây dựng các tòa nhà và cầu.

Những cây cầu độc đáo được xây dựng lấy cảm hứng từ cấu trúc xương hải miên
Xương hải miên.

Loading...

Kiến trúc lấy cảm hứng từ sinh học có thể mở đường cho việc thiết kế các cấu trúc mạnh hơn và nhẹ hơn; trong khi đó, cấu trúc xương do hải miên tạo ra rất bền.

“Điều này có nghĩa là chúng ta có thể xây dựng các cấu trúc vững chắc hơn dựa trên cảm hứng từ bộ xương hải miên” – ông Matheus Fernandes ở SEAS, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết.

“Trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong kỹ thuật hàng không và vũ trụ, tỷ lệ giữa sức bền vật liệu và khối lượng cấu trúc là yếu tố rất quan trọng. Hình học lấy cảm hứng từ sinh học có thể trở thành cơ sở để thiết kế các cấu trúc nhẹ hơn và bền vững hơn” – Nhà khoa học James Weaver ở SEAS cho biết.

Trong cuộc sống, chúng ta gặp những cấu trúc khác nhau cấu thành từ các tấm lưới. Loại kết cấu này sử dụng nhiều thanh ngang nhỏ, cách đều nhau để phân bổ đều tải trọng. Kiểu hình học này được phát minh vào đầu thế kỷ 19 bởi kiến ​​trúc sư kiêm kỹ sư xây dựng Ithiel Town (Mỹ), người muốn tạo ra những cây cầu vững chắc từ vật liệu nhẹ và rẻ tiền.

“Ithiel Town đã tìm ra phương pháp đơn giản và tiết kiệm để ổn định các cấu trúc lưới. Phương pháp này được áp dụng đến tận ngày nay. Phương pháp này không phải là tối ưu nên dẫn đến việc sử dụng sai vật liệu trong xây dựng. Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi muốn tìm cách làm cho các cấu trúc trở nên hiệu quả hơn, bề vững hơn với cùng số lượng vật lượng” – ông Matheus Fernandes nói.

Sự trợ giúp ở đây là cấu trúc xương của hải miên nước sâu Euplectella aspergillum. Trong xương loài hải miên này, các nhà khoa học phát hiện dạng cấu trúc hoàn toàn mới, có thể được sử dụng để liên kết các tấm lưới.

Trong các thí nghiệm và mô phỏng, các nhà khoa học tái tạo mô hình xương hải miên và so sánh nó với các cấu trúc hình học đang được sử dụng trong xây dựng. Hóa ra, cấu trúc xương do hải miên tạo ra có sức bền lớn hơn 20% so với các cấu trúc khác.

Điều đó có nghĩa là, chẳng hạn, khi thiết kế một cây cầu dựa trên cấu trúc xương hải miên, chúng ta có thể sử dụng ít hơn 20% vật liệu mà vẫn có được độ bền vững tương đương.

Theo nữ Giáo sư Katia Bertoldi – chuyên gia về cơ học ứng dụng của SEAS, các nghiên cứu về hệ thống xương hải miên có thể được sử dụng để tạo ra các cấu trúc được tối ưu hóa về mặt hình học. Điều này có thể có tác động lớn đến các giải pháp cơ sở hạ tầng hiện đại.

Loading...
TIN CŨ HƠN
Vật liệu sinh học đột phá mới có thể khôi phục tất cả các yếu tố mô xương

Vật liệu sinh học đột phá mới có thể khôi phục tất cả các yếu tố mô xương

Các nhà khoa học Nga vừa tiết lộ về một vật liệu sinh học mới tiên phong trong điều trị loãng xương đã được phát triển bởi một nhóm khoa học với sự tham gia của các nhà sinh vật học từ Đại học Samara.

Đăng ngày: 28/10/2020
Các nhà khoa học chụp được bức ảnh đầu tiên có độ phân giải 3.200 megapixel

Các nhà khoa học chụp được bức ảnh đầu tiên có độ phân giải 3.200 megapixel

Họ đã thử nghiệm thành công tiêu diện trên chiếc máy ảnh kỹ thuật số lớn nhất thế giới, thứ trong tương lai sẽ giúp loài người khám phá vũ trụ rộng lớn.

Đăng ngày: 26/10/2020
Được truyền cảm hứng từ

Được truyền cảm hứng từ "Transformer", Huyndai chế xe ô tô biết biến hình thành cỗ máy đi bộ

"Transformer" ngoài đời thực mang tên Elevate, có khả năng biến đổi từ một chiếc xe 4 bánh thành một cỗ máy đi bộ 4 chân, có khả năng vượt qua những địa hình trắc trở một cách đầy linh hoạt.

Đăng ngày: 26/10/2020
Cửa sổ thông minh kiêm tấm pin năng lượng Mặt trời

Cửa sổ thông minh kiêm tấm pin năng lượng Mặt trời

Các nhà khoa học Mỹ vừa phát triển loại kính cửa sổ có thể tự động đổi màu khi ánh nắng chiếu vào nhằm giữ cho các tòa nhà luôn mát mẻ, đặc biệt, chúng cũng là các tấm pin năng lượng Mặt trời.

Đăng ngày: 23/10/2020
Nhật Bản chế tạo túi đựng từ cám gạo và hộp sữa có thể ăn được

Nhật Bản chế tạo túi đựng từ cám gạo và hộp sữa có thể ăn được

Một doanh nhân tại điểm du lịch Nara nổi tiếng của Nhật Bản đã triển khai một giải pháp thay thế cho túi mua sắm bằng nilon nhằm bảo vệ loài hươu quý hiếm của thành phố.

Đăng ngày: 23/10/2020

"Sơn thông minh" lọc không khí, chặn virus Corona trong 15 phút

Các nhà nghiên cứu nhận thấy sơn Airlite có thể tiêu diệt 99% phân tử của chủng virus Corona NL63 trong chưa đầy 15 phút, nhờ thúc đẩy sự hình thành các hạt ion giúp phá.

Đăng ngày: 19/10/2020
Chip làm từ phân bò của Ấn Độ sẽ giảm đáng kể bức xạ từ điện thoại

Chip làm từ phân bò của Ấn Độ sẽ giảm đáng kể bức xạ từ điện thoại

Chủ tịch Ủy ban Quốc gia về Gia súc (RKA), ông Vallabhbhai Kathiria, mới đây đã tiết lộ một loại chip được làm từ phân bò có thể làm giảm bức xạ từ điện thoại di động.

Đăng ngày: 19/10/2020
Tiêu điểm
Khoa Học News