提起海綿，人們都會覺得這是鬆軟的結構。但是哈佛的研究人員借鑒一種海洋生物的海綿骨骼的新型承重結構，可以建造更堅固的大樓、更長的橋樑、更輕的太空船。

這是生活在深海區域的玻璃海綿（Euplectella aspergillum），裏面具有二氧化矽構成的骨針而得名。它與甲殼類生物共生，比如常有一公一母兩隻蝦生活在裏面。經過加工後人們把它作為一種象徵愛情的紀念品，因此它也叫「維納斯的花籃」。

研究人員發現，它的四角晶格結構稍微有些特殊，每個四角形都由對角線進一步加固。它的強度和重量之比超過幾十年來建築業和橋樑設計所使用的結構。

「我們發現這種海綿生物的對角加固策略，使材料達到最高的堅固性，我們只需在現有材料內部巧妙地按照這種結構排列，就能造出更強的結構體。」哈佛大學約翰・保爾森工程與應用科學學院（SEAS）研究員費爾南德斯（Matheus Fernandes）說。

「在很多領域，比如航空航天工程，強度重量比是一個重要的指標，借鑒生物身上的幾何形狀，為我們在大量應用領域設計更輕、更堅固的結構提供了新的思路。」合作研究者韋弗（James Weaver）說。

僅從表面上看，19世紀初城建設計師湯恩（Ithiel Town）已經提出帶對角支撐的四角結構並申請了專利。

費爾南德斯說，但是它還沒達到理想的狀態，比如比較浪費材料，可搭建的樓高也受限。所以這份研究想解決的主要問題是，是否能從材料分佈的角度提高結構的效率，用更少的材料獲得相同的強度？

研究者表示，有近五億年演化歷史的玻璃海綿有著更先進的結構——用兩套平行的對角支撐結構互相交錯，固定在底層的四角網格上，形成了堅固的棋盤佈局。

「我們研究海綿結構體已有二十多年了，這些生物仍然帶給我們驚喜。」韋弗說。

在模擬實驗中，研究人員複製這種結構與現有的晶格結構對比，這種結構的強度超出20%，使用兩組平行的對角支撐結構交錯的辦法，無需使用更多的材料就達到了加固的效果。

這份研究近期發表在《自然—材料》（Nature Materials）期刊上。#

------------------

🏵️《九評》20周年
https://hk.epochtimes.com/category/專題/退黨大潮

🔔下載大紀元App 接收即時新聞通知
🍎iOS：https://bit.ly/epochhkios
🤖Android：https://bit.ly/epochhkand