Gebäude auf der Grundlage menschlicher Knochenstruktur könnte die Zukunft der Städte
Biomimikry leiht Designlösungen aus der eingebettete Intelligenz innerhalb der Tiere stellen – vor allem von anderen Tierarten. Aber gelegentlich, leiht es auch im menschlichen Körper aus. Beispielsweise schlägt eine neue Studie vom MIT, dass die Gebäude der Zukunft mit super-starke Materialien, basierend auf der Struktur der menschlichen Knochen gebaut werden konnte.
In einer Studie, die gestern veröffentlicht in Advanced Functional Materials erklären MIT-Forscher, wie menschliche Knochen Studium führte zur Schaffung von drei Super-Materialien. Menschliche Knochen, seht ihr, bestehen aus mikroskopisch kleinen Schichten von Kollagen (das Zeug Ihrer Sehnen bestehen aus) und Hydroxylapatit (das ist mehr wie Ihre Zähne). Zusammen bilden sie eine festere Struktur – ein bisschen wie Ziegel und Mörtel – und machen unsere Knochen eine unglaubliche Menge an Kraft standhalten.
MIT Gruppe angewendet das gleiche Prinzip auf drei synthetische Materialien, schichtet sie auf einer mikroskopischen Skala mit einem 3D-Drucker. Das Ergebnis war ein Hybridmaterial mit einer erstaunlichen 22 Mal die Stärke eines einzigen Materials. Wired UK Schriftsteller Liat Clark erklärt:
Das Team entwarf zunächst die drei Materialien mittels Computersoftware: Knochen und Perlmutt (Perlmutt); Mineral Calcit und eine Schlangenhaut-wie Diamant-gemusterten Material. Jedes Material [...] würde aus zwei synthetische Materialien "Mikrometer Auflösung", mit einem als Ziegel und andererseits den Zement hergestellt werden. Die Mutter der Perle-Typ-Material wurde aus eine mikroskopische Struktur hergestellt, das aussieht wie eine Wand, während die Calcit die Materialien sah Runde getauscht, so dass der Zement eigentlich das härtere Material und die Ziegel ab, je weicher zusammensetzte.
Das Papier beschreibt diese Hybriden als "Metamaterialien" und postuliert, dass die Zukunft der Architektur liegt in herauszufinden, wie man weniger Energie, die Herstellung effizienter Gebäude zu verbringen. Durch die Veränderung der hierarchischen Gestaltung von Materialien auf der Mikro-Ebene, können Architekten, schließlich verändern die Art und Weise Gebäude in einem Makro Maßstab gebaut sind. In der Tat sind viele Designer mit ähnlichen Ideen experimentieren – beispielsweise mit parametrische Modellierungssoftware zur Optimierung der Form der Spalten basierend auf Belastungen.
Markus Buehler, den Kopf MIT der Abteilung für Zivil- und Umwelttechnik und Erstautor der Studie, beschreibt die Ergebnisse als eine Möglichkeit, aus der Natur zu leihen, während der Verfolgung der Zukunft. "Die geometrischen Muster, die wir in den synthetischen Materialien verwendet basieren auf den in natürlichen Materialien wie Knochen oder Perlmutt gesehen, aber auch neue Designs, die nicht existieren in der Natur," sagte er in einer Erklärung. "Als Ingenieure sind wir nicht mehr auf die natürliche Muster beschränkt. Wir können unsere eigene, entwerfen die können sogar besser als diejenigen durchführen, die bereits vorhanden sind."
Die größte Herausforderung, so weit ist eine Skala: 3D-Druck ist noch zu teuer und ungenau, Serienfertigung bis zu den Gebäude-Skala. Immer noch, wie Harvards Jennifer Lewis es ausdrückte, "Diese Forschung ist ein wunderbares Beispiel dafür, wie 3D-Druck verwendet werden, um komplexe Architekturen zu fabrizieren, die denen in der Natur nachahmen." [Wired UK]
"Das Foto zeigt das Brick and Mortar Muster der simulierten Knochen und Perlmutt vor dem Hintergrund der realen Perlmutt in die Innenschale des viele Mollusken gefunden", erklären die Leute am MIT.