Гарвардские ученые раскрыли тайны прочности птичьих гнезд без связующих материалов

Исследователи из Гарвардской школы инженерии и прикладных наук провели анализ уникальных механизмов, благодаря которым гнезда птиц сохраняют свою прочность без использования каких-либо клеящих веществ. В отличие от хрупких конструкций, таких как проект самонесущего моста Леонардо да Винчи, птичьи гнезда способны выдерживать сильный ветер, колебания и массу своих владельцев благодаря особой технологии переплетения составных частей. Результаты работы были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.


В 1502 году Леонардо да Винчи разработал проект арочного моста для султана Баязида II из Османской империи, который планировался как самонесущая конструкция, полагающаяся исключительно на взаимодействие деревянных брусьев без использования гвоздей или веревок. Этот мост должен был соединить берега залива Золотой Рог в Константинополе (современный Стамбул), однако султан отклонил проект, посчитав его слишком рискованным для технологий того времени. Более того, уменьшенные модели моста, собранные согласно чертежам да Винчи, продемонстрировали его уязвимость к боковым нагрузкам и склонность к разрушению при удалении одного из элементов.

В новом исследовании ученые применили рентгеновскую томографию, компьютерное моделирование и эксперименты, используя металлические стержни. Они выяснили, что соотношение длины и толщины этих стержней имеет критическое значение: чем тоньше и длиннее элементы, тем больше они запутываются, что приводит к созданию более устойчивой структуры. При этом действия трения и силы тяжести дополнительно усиливают прочность конструкции.

«В наших исследованиях мы заметили, что в гнездах, состоящих из длинных и тонких стержней, запутанность равномерно распределяется по всей системе, что придает ей прочность. Это напоминает переплетенные нити ткани, но в случае гнезд все происходит в хаотичном порядке», — отметил ведущий автор исследования Ёнсу Чон. Полученные результаты могут оказаться полезными не только для изучения природных конструкций, но и для разработки инновационных инженерных решений, таких как адаптивные строительные материалы и робототехнические системы. Ранее вдохновением для ученых стали паразитические черви, которые привели к созданию медицинских устройств.

Читайте также: