哎哟!
哎哟!德里克Keates / cc - - 2.0

海胆身上覆盖着丛生的刺在中世纪英语中,urchun意思是“刺猬”,但是棘皮动物尖锐的,有时有毒的突出物一点也不可爱。但一些研究人员建议通过仔细观察它们的内部结构来从另一个角度来看待它们。如果你稍微眯一下眼睛,它可以为更有弹性的建筑材料提供蓝图。

在最近发表于科学的进步德国康斯坦茨大学和斯图加特大学的研究人员提出,海胆脊柱是改善混凝土的一个很好的模型。自古罗马人将其引入万神殿的圆顶后,这种通常由粗碎岩石或砾石与细沙颗粒混合而成的材料,再加上水泥和水,就被倒入了真正的海洋中。美国生产了超过8300万吨混凝土仅2016年。

因为混凝土弹性不强,容易开裂,所以通常用钢筋或其他支撑物来加固。海胆的刺也可能很脆,因为它们是由易碎的方解石制成的,但它们非常耐用,研究人员写道,因为它们像砖块一样堆叠在一起,上面有一层更软的碳酸钙,可以防止它们破裂。

海胆的刺激发了研究人员设计出更具弹性的建筑材料。
海胆的刺激发了研究人员设计出更具弹性的建筑材料。Lbertolotti / CC-BY-S.A。4.0

“我们的目标是向大自然学习,”研究人员之一赫尔穆特Cölfen说,在一份声明中。许多工程师都在寄望于仿生学,或寻求自然来解决令人烦恼的设计问题。例如,剑桥大学的一个实验室就是这样想象建筑的灵感来自骨头或蛋壳的特性。在这种情况下,研究人员认为软硬材料的分层似乎很有希望。但很难将其应用到混凝土中,因为所有的成分都被搅拌成均匀的浆液。

研究人员合成了一种抗断裂混凝土,在扫描电子显微镜下,它放大了2000倍。
研究人员合成了一种抗断裂混凝土,在扫描电子显微镜下,它放大了2000倍。由Zhaklina Burkhard提供

考虑到海胆的弹性设计,该团队将其放大到纳米级。在那里,他们能够合成一种只与水泥结合的材料,而不与混合物中的其他材料结合。这使得他们在脊柱中观察到的力量和灵活性的叠加成为可能。Cölfen表示:“如果我们成功地设计出材料的结构,重现大自然的蓝图,我们也将能够生产出更多的抗断裂材料。”研究人员表示,这种技术产生的抗断裂性是标准混凝土的40到100倍。

摩天大楼变得越来越大因此,建筑师和工程师将不得不在他们的材料上发挥创意。事实证明,海底可能是一个寻找灵感的好地方。