Исследователи Калифорнийского технологического института разработали метод создания программируемых материалов, которые имитируют, казалось бы, хаотичную структуру гнезд термитов. Работа опубликована в журнале Science.
Термиты имеют длину всего несколько миллиметров и могут строить гнезда высотой до четырех метров, как строят дом размером с гору. Гнезда термитов состоят из сети асимметричных, взаимосвязанных структур, похожих на губку или пористый хлеб. Эта неупорядоченная и неправильная структура кажется произвольной, но на самом деле она оптимальна для устойчивости кургана и его вентиляции.
Ученые считают, что когда термит строит свое гнездо, он не имеет плана общей структуры и может принимать решения только на основе информации о доступных в данный момент ресурсах. Например, термит может использовать песчинки, которые он находит возле своего гнезда, и связывать их вместе, пытаясь достичь максимальной стабильности здесь и сейчас. Исследователи создали специальную программу для разработки материалов с использованием схожих правил, которые определяют, как два разных блока материалов могут соединяться друг с другом. Таким образом, этот алгоритм имитирует естественный рост биологических структур. Благодаря этому он создает уникальные конструкции, используя блоки разной формы.
Авторы работы создали более 54 тысяч архитектурных образцов, которые можно сгруппировать по жесткости и плотности материала.
Современные архитектурные материалы представляют собой пенистые или композиционные тела с правильной, «правильной» структурой. Они повторяют элементарные ячейки, например, в виде октаэдров. Они подходят для моделирования, но не обязательно оптимальны по своим свойствам. Акцент на упорядоченных структурах ограничивал функциональность и использование архитектурных материалов.