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Une éponge marine inspire un nouveau modèle de gratte-ciels : un bon technologique ‘de plusieurs milliers d’années’

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Sciences

27/09/2020 | Ewa Kuczynski | 5 min de lecture

Crédit : JAG Vasquez/ Unsplash

Une étude menée par des chercheurs de la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) de Harvard révèle que les ‘squelettes’ des éponges marines pourraient bel et bien devancer la technologie actuelle. Et de loin.

À l’issue de leurs recherches, les chercheurs de l’université de Harvard sont parvenus à démontrer que la structure squelettique des Euplectella aspegillum, qui arbore des ‘treillis’ carrés renforcés dans les diagonales, présentait un rapport résistance/poids plus élevé que ceux des modèles traditionnels utilisés depuis des siècles dans la construction de bâtiments et de ponts.

L’Euplectella aspergillus est une éponge marine. Crédit: SEAS/ Harvard

Des structures plus solides

‘Nous avons constaté que le renforcement en diagonale de l’éponge permet d’obtenir une plus grande résistance, ce qui signifie que nous pouvons construire des structures plus solides et plus résistantes dans le futur’, a déclaré Matheus Fernandes, qui a pris part à l’étude.

‘Dans de nombreux domaines, tels que l’ingénierie aérospatiale, le rapport résistance/poids d’une structure est d’une importance capitale’, a déclaré James Weaver, l’un des participants à l’étude. ‘Cette géométrie inspirée de la biologie pourrait nous fournir une feuille de route pour proposer des structures plus aériennes et plus résistantes, cela dans plusieurs domaines’.

Moins de gaspillage

Si vous avez déjà traversé un pont ou assemblé une étagère en métal, alors les modèles en treillis ne vous sont pas étrangers. Ce type de technique fait appel à de nombreuses petites poutres placées en diagonale et de façon très rapprochée pour répartir uniformément les forces et les charges. 

Crédit: SEAS / Harvard

Cette technique a été brevetée au début des années 1800 par Ithiel Town, un architecte et ingénieur civil, qui souhaitait trouver une méthode optimale pour fabriquer des ponts robustes à partir de matériaux légers et bon marché. Mais les chercheurs estiment que cette technique n’est pas optimale, d’autant plus qu’elle favorise le gaspillage des matériaux.  

+20% de résistance

D’après les experts, l’éponge marine Euplectella aspergillum devancerait la technologie de plusieurs milliers d’années: son ‘corps’ tubulaire est soutenu par deux séries de supports squelettiques en diagonales disposées en parallèle, qui se croisent et fusionnent avec une grille carrée sous-jacente (voir vidéo ci-dessus). ‘Nous étudions les relations structure-fonction dans les systèmes squelettiques des éponges depuis plus de 20 ans, et ces espèces continuent à nous surprendre’, a déclaré le Dr. Weaver.

Lors de simulations, les chercheurs ont reproduit cette conception et ont comparé l’architecture du squelette de l’éponge aux géométries en treillis existantes.

Les tests démontrent que les modèles inspirés de la structure de l’éponge marine supportent des charges plus lourdes, la résistance structurelle globale étant améliorée de plus de 20 %, sans qu’il soit nécessaire d’ajouter des matériaux supplémentaires.

Source: BusinessAM


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