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.
Xương hải miên.
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.

Khám phá siêu vật liệu Aerogel của tương lai
Con người luôn đi tìm kiếm và chế tạo ra những vật liệu mới với những tính năng ưu việt trong đó có 'khí đóng băng' Aerogel. Theo những tin khoa học mới gần đây, Aerogel có thể sẽ là loại siêu vật liệu tiềm năng của tương lai.

"Trí tuệ nhân tạo" AlphaGo là gì mà khiến con người thán phục?
AlphaGo là gì? Tại sao AlphaGo lại được nhiều người quan tâm như vậy? Điều gì đã khiến cho bộ máy nhân tạo AlphaGo chiến thắng một kiện tướng cờ vây nhiều năm kinh nghiệm?

Điện thoại giúp nhìn xuyên thấu mọi chất liệu
Các nhà nghiên cứu tại viện công nghệ UT Dallas mới đây đã biến những chiếc điện thoại cầm tay thành thiết bị giúp người dùng có thể nhìn xuyên thấu mọi chất liệu như tường, gỗ, nhựa, giấy…

Trung Quốc chế tạo kính nhìn xuyên thấu quần áo
Một nhóm các nhà khoa học Trung Quốc phát triển thiết bị dò siêu nhỏ cho phép nhìn xuyên qua quần áo hoặc một số vật liệu bìa cứng và giấy.

Tham vọng chế tạo Iron Man của quân đội Mỹ
Bộ Tư lệnh Lực lượng Đặc biệt của Mỹ (SOCOM) hiện đang theo đuổi một chương trình mang tính cách mạng nhằm hỗ trợ năng lực siêu nhân cho binh sĩ trong nhiệm vụ tác chiến.

Lốp vĩnh cửu của NASA: đi được trên mọi địa hình, chịu được độ lạnh -200 độ C
Không chỉ dành riêng cho sứ mệnh sao Hỏa, loại lốp này nhiều khả năng sẽ còn được sử dụng trên chính Trái đất.
