เรือนกระจก

เรือนกระจก

ความแข็งแกร่งของฟองน้ำทะเลE. aspergillumสร้างความประทับใจให้ไอเซนเบิร์ก มันอาศัยอยู่ในมหาสมุทรแปซิฟิกตะวันตกลึกถึง 1,000 เมตร ฟองน้ำประกอบด้วยเซลล์ชั้นบางที่เคลือบซิลิกาหรือแก้วที่ซับซ้อน โครงกระดูกทรงกระบอกยาวประมาณ 20 เซนติเมตรและมีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่กี่ซม.“มันเป็นแก้วเกือบ 100 เปอร์เซ็นต์ แต่มันแข็งมาก” ไอเซนเบิร์กกล่าว “คุณต้องกระโดดขึ้นไปบนกระบอกแก้วนี้จริง ๆ เพื่อให้เกิดการแตกร้าว และคุณยังคงไม่ทำลายโครงสร้างทั้งหมด”

เมื่อวันที่ 8 กรกฎาคม พ.ศ. 2548 ไอ เซนเบิร์ก

และเพื่อนร่วมงานของเธอในแคลิฟอร์เนียและเยอรมนีได้อธิบายถึงการออกแบบฟองน้ำที่หลีกเลี่ยงความเปราะบางตามปกติของแก้ว

การออกแบบระดับแรกที่มองเห็นได้ประกอบด้วยคานแนวตั้งและแนวนอนที่สร้างตารางขึ้นมาเป็นผนังของทรงกระบอก ทุกตารางที่สองของตารางนั้นจะมีคานทแยงสองชุด และคานทแยงมุมชุดที่สามทุกชุดจะหนาพอที่จะยื่นออกมาจากระนาบของกริดได้ โครงสร้างสามมิตินี้ช่วยป้องกันไม่ให้กระบอกถูกบีบเมื่อถูกบีบ Aizenberg ตั้งข้อสังเกต ลองคิดดูว่าโซดาจะแข็งได้แค่ไหนหากด้านข้างมีสัน

นักวิจัยใช้แสงที่มองเห็นได้และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดเพื่อเจาะลึกลงไปในการออกแบบ ที่ระดับไมโครเมตร พวกเขาพบว่าลำแสงแต่ละอันประกอบด้วยกระบอกสูบที่บางกว่าซึ่งถูกประสานเข้าด้วยกันด้วยกระจกจำนวนมากขึ้น ชุดกระบอกสูบแบบขนานเหล่านี้มีความแข็งแรงมากกว่าแต่ละกระบอกสูบเพียงอย่างเดียว Aizenberg กล่าวเพราะหากกระบอกสูบตัวใดตัวหนึ่งล้มเหลว เพื่อนบ้านสามารถรับช่วงต่อได้

นอกจากนี้ ทรงกระบอกบางแต่ละอันประกอบด้วยวงแหวนศูนย์กลาง เช่น วงแหวนต้นไม้ ซึ่งทำจากแก้วซึ่งติดกาวเข้าด้วยกันด้วยวัสดุอินทรีย์ วงแหวนจะหนาขึ้นจนถึงศูนย์กลางของกระบอกสูบ: วงแหวนด้านนอกมีความหนาประมาณ 0.2 ไมโครเมตร (µm) ในขณะที่วงแหวนด้านในมีความกว้างประมาณ 1.5 µm

ลักษณะโครงสร้างนี้เป็นสิ่งที่ทำให้ฟองน้ำ “แทบไม่แตก” ไอเซนเบิร์กกล่าว

แท่งแก้วธรรมดาจะแตกง่าย แต่ในแท่งแก้วแบบหลายชั้น พลังงานที่เข้ามาจากภาระเชิงกลจะกระจายไปที่กาวระหว่างชั้น รอยร้าวในชั้นนอกบางๆ ของทรงกระบอกไม่ได้เดินทางไกลมากก่อนที่จะถึงกาวอินทรีย์ ซึ่งจะเบี่ยงเบนรอยร้าวจากชั้นถัดไป

รายละเอียดการออกแบบขั้นสุดท้ายคือสายแก้วที่ยึดฟองน้ำกับพื้นมหาสมุทร จุดยึดมักจะเป็นจุดอ่อนในโครงสร้าง Aizenberg ตั้งข้อสังเกต แทนที่จะทำให้จุดยึดหนาขึ้น ฟองน้ำใช้ความยืดหยุ่น โดยผสมผสานทรงกระบอกบางเพิ่มเติมเข้ากับคานแนวตั้งที่ด้านล่างของฟองน้ำอย่างหลวมๆ ด้วยวิธีนี้ ฟองน้ำสามารถแกว่งได้อย่างอิสระ เคลื่อนที่ด้วยแรงใดก็ตามที่เจอ Aizenberg กล่าว

หลักการทางกลที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของการออกแบบฟองน้ำ ได้แก่ สันทแยง คานรวม และแท่งเป็นชั้น สามารถพบได้ในโครงสร้างที่วิศวกรสร้างขึ้นทุกวัน แต่ไอเซ็นเบิร์กชี้ให้เห็นว่าวิศวกรมักจะใช้หลักการเหล่านี้แยกกัน การผสมผสานองค์ประกอบการออกแบบเหล่านี้เพื่อสร้างวัสดุที่แข็งแรงยิ่งขึ้น “เป็นสิ่งที่ธรรมชาติยังคงสอนเราได้” เธอกล่าว

“นี่อาจเป็นโครงสร้างกระจกที่แข็งแกร่งที่สุดเท่าที่จะจินตนาการได้” เธอกล่าวต่อ “มันเป็นเรือนกระจกที่คุณสามารถขว้างก้อนหินได้”

credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> UFABET เว็บหลัก