提起海绵，人们都会觉得这是松软的结构。但是哈佛的研究人员借鉴一种海洋生物的海绵骨骼的新型承重结构，可以建造更坚固的大楼、更长的桥梁、更轻的太空船。
深海生物玻璃海绵的骨架结构给研究者启发，利用对角加固策略达到很高的坚固性，来建造未来的摩天楼和大桥。(Matheus Fernandes/Harvard SEAS)这是生活在深海区域的玻璃海绵(Euplectella aspergillum)，里面具有二氧化硅构成的骨针而得名。它与甲壳类生物共生，比如常有一公一母两只虾生活在里面。经过加工后人们把它作为一种象征爱情的纪念品，因此它也叫“维纳斯的花篮”。研究人员发现，它的四角晶格结构稍微有些特殊，每个四角形都由对角线进一步加固。它的强度和重量之比超过几十年来建筑业和桥梁设计所使用的结构。“我们发现这种海绵生物的对角加固策略，使材料达到最高的坚固性，我们只需在现有材料内部巧妙地按照这种结构排列，就能造出更强的结构体。”哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)研究员费尔南德斯(Matheus Fernandes)说。“在很多领域，比如航空航天工程，强度重量比是一个重要的指标，借鉴生物身上的几何形状，为我们在大量应用领域设计更轻、更坚固的结构提供了新的思路。”合作研究者韦弗(James Weaver)说。仅从表面上看，19世纪初城建设计师汤恩(Ithiel Town)已经提出带对角支撑的四角结构并申请了专利。费尔南德斯说，但是它还没达到理想的状态，比如比较浪费材料，可搭建的楼高也受限。所以这份研究想解决的主要问题是，是否能从材料分布的角度提高结构的效率，用更少的材料获得相同的强度?研究者表示，有近五亿年演化历史的玻璃海绵有着更先进的结构——用两套平行的对角支撑结构互相交错，固定在底层的四角网格上，形成了坚固的棋盘布局。“我们研究海绵结构体已有二十多年了，这些生物仍然带给我们惊喜。”韦弗说。在模拟实验中，研究人员复制这种结构与现有的晶格结构对比，这种结构的强度超出20%，使用两组平行的对角支撑结构交错的办法，无需使用更多的材料就达到了加固的效果。这份研究近期发表在《自然-材料》(Nature Materials)期刊上。
