Инженеры из Гарварда вдохновились строением стеклянных губок Euplectella aspergillum (квадратная решетка со смещенными диагональными распорками), напечатали конструкцию с наибольшим критическим напряжением среди квадратных решеток вне зависимости от направления нагрузки. Ученые промоделировали квадратные решетки с разным расположением распорок и обнаружили, что у губок строение самое оптимальное.

Статья, согласно которой можно будет добиваться нужной жесткости квадратной структуры с помощью добавления диагональных распорок, опубликована в журнале Nature Materials.

Сетчатые решетки используют в инженерных целях за их сниженный вес, высокое поглощение энергии и их способность контролировать распространение акустических и тепловых волн. Самая эффективная решетка в двумерном случае — гексагональная, в то время как квадратная неустойчива к нагрузке с поперечной компонентой. Чтобы решить эту проблему, ученые как раз добавляют диагональные перемычки между вершинами квадратов.

Такое же решение использует и природа. Скелетные иглы стеклянных губок Euplectella aspergillum, проживающих на дне океана, состоят из центрального белкового остова и концентрических чередующихся слоев органики и наночастиц оксида кремния. В свою очередь скелетные иглы образуют периодичную квадратную решетку, укрепленную парами смещенных диагональных иголок, что предотвращает распространение трещин и увеличивает прочность на изгиб.

Матеус Фернандес (Matheus C. Fernandes) с коллегами из Гарвардского университета вдохновился устройством стеклянных губок и решил оптимизировать их структуру для инженерных целей.