Si vous avez déjà traversé un pont couvert ou assemblé une étagère de rangement en métal, vous avez vu des architectures en treillis diagonal. Ce type de conception utilise de nombreux petits, poutres diagonales rapprochées pour répartir uniformément les charges appliquées. Cette géométrie a été brevetée au début des années 1800 par l'architecte et ingénieur civil, Ville d'Ithiel, qui voulait une méthode pour fabriquer des ponts robustes à partir de matériaux légers et bon marché.

"La ville a développé un moyen rentable de stabiliser les structures en treillis carré, qui est utilisé à ce jour, " a déclaré Fernandes. " Il fait le travail, mais ce n'est pas optimal, conduisant à des matériaux gaspillés ou redondants et un plafond sur la hauteur que nous pouvons construire. L'une des principales questions à l'origine de cette recherche était :pouvons-nous rendre ces structures plus efficaces du point de vue de l'allocation matérielle, en utilisant finalement moins de matériau pour obtenir la même résistance ?"

Heureusement, les éponges de verre, le groupe auquel appartient Euplectella aspergillum, également connu sous le nom de panier de fleurs de Vénus, avait une longueur d'avance de près d'un demi-milliard d'années sur le plan de la recherche et du développement. Pour soutenir son corps tubulaire, Euplectella aspergillum utilise deux ensembles d'entretoises squelettiques diagonales parallèles, qui se coupent et sont fusionnés à une grille carrée sous-jacente, pour former un motif en damier robuste.

"Nous étudions les relations structure-fonction dans les systèmes squelettiques des éponges depuis plus de 20 ans, et ces espèces continuent de nous surprendre, " dit Tisserand.

Dans les simulations et les expériences, les chercheurs ont reproduit cette conception et comparé l'architecture squelettique de l'éponge aux géométries de réseau existantes. La conception de l'éponge les a tous surpassés, supporter des charges plus lourdes sans flambage. Les chercheurs ont montré que la structure parallèle croisée en diagonale améliorait la résistance structurelle globale de plus de 20 pour cent, sans qu'il soit nécessaire d'ajouter du matériel supplémentaire pour obtenir cet effet.

"Notre recherche démontre que les enseignements tirés de l'étude des systèmes squelettiques d'éponges peuvent être exploités pour construire des structures géométriquement optimisées pour retarder le flambement, avec d'énormes implications pour l'amélioration de l'utilisation des matériaux dans les applications d'infrastructure modernes, " a déclaré Katia Bertoldi, le professeur William et Ami Kuan Danoff de mécanique appliquée à SEAS et un auteur correspondant de l'étude.