p Quando pensamos em esponjas, tendemos a pensar em algo macio e macio. Mas os pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson estão usando os esqueletos vítreos de esponjas marinhas como inspiração para a próxima geração de edifícios mais fortes e altos, pontes mais longas, e espaçonaves mais leves. p Em um novo artigo publicado em Materiais da Natureza , os pesquisadores mostraram que a estrutura esqueletal quadrada reforçada diagonalmente de Euplectella aspergillum, uma esponja marinha de águas profundas, tem uma relação resistência-peso mais alta do que os designs de treliça tradicionais que são usados ​​há séculos na construção de edifícios e pontes.

p "Descobrimos que a estratégia de reforço diagonal da esponja atinge a maior resistência à flambagem para uma determinada quantidade de material, o que significa que podemos construir estruturas mais fortes e resilientes reorganizando de forma inteligente o material existente dentro da estrutura, "disse Matheus Fernandes, um estudante de pós-graduação na SEAS e primeiro autor do artigo.

p "Em muitos campos, como engenharia aeroespacial, a relação resistência-peso de uma estrutura é extremamente importante, "disse James Weaver, um Cientista Sênior do SEAS e um dos autores correspondentes do artigo. "Esta geometria de inspiração biológica pode fornecer um roteiro para projetos mais leves, estruturas mais fortes para uma ampla gama de aplicações. "

p Se você já andou por uma ponte coberta ou montou uma prateleira de metal para armazenamento, você viu arquiteturas de rede diagonal. Este tipo de design usa muitos pequenos, vigas diagonais próximas para distribuir uniformemente as cargas aplicadas. Esta geometria foi patenteada no início de 1800 pelo arquiteto e engenheiro civil, Ithiel Town, que queria um método para fazer pontes robustas com materiais leves e baratos.

p "A cidade desenvolveu um simples, maneira econômica de estabilizar estruturas reticuladas quadradas, que é usado até hoje, "disse Fernandes." Faz o trabalho funcionar, mas não é o ideal, levando ao desperdício ou material redundante e um limite sobre a altura que podemos construir. Uma das principais questões que motivaram esta pesquisa foi, podemos tornar essas estruturas mais eficientes do ponto de vista de alocação de materiais, em última análise, usando menos material para obter a mesma resistência? "

p Felizmente, as esponjas de vidro, o grupo ao qual Euplectella aspergillum - também conhecido como Venus 'Flower Basket - teve uma vantagem de quase meio bilhão de anos no lado de pesquisa e desenvolvimento. Para apoiar seu corpo tubular, Euplectella aspergillum emprega dois conjuntos de suportes esqueletais diagonais paralelos, que se cruzam e se fundem a uma grade quadrada subjacente, para formar um padrão robusto semelhante a um tabuleiro de xadrez.

p "Temos estudado as relações estrutura-função em sistemas esqueléticos de esponja por mais de 20 anos, e essas espécies continuam a nos surpreender, "disse Weaver.

p Em simulações e experimentos, os pesquisadores replicaram esse projeto e compararam a arquitetura do esqueleto da esponja com as geometrias de rede existentes. O design da esponja superou todos eles, suportar cargas mais pesadas sem entortar. Os pesquisadores mostraram que a estrutura paralela cruzada-diagonal melhorou a resistência estrutural geral em mais de 20 por cento, sem a necessidade de adicionar material adicional para obter esse efeito.

p "Nossa pesquisa demonstra que as lições aprendidas com o estudo de sistemas esqueléticos de esponja podem ser exploradas para construir estruturas que são geometricamente otimizadas para atrasar a flambagem, com enormes implicações para o uso aprimorado de materiais em aplicações de infraestrutura modernas, "disse Katia Bertoldi, o William e Ami Kuan Danoff Professor de Mecânica Aplicada no SEAS e um autor correspondente do estudo.