Исследователи из Калифорнийского технологического института разработали метод создания материалов с программируемыми свойствами, которые имитируют на первый взгляд хаотичную структуру гнезд термитов. Работа опубликована в журнале Science.
Термиты длиной всего несколько миллиметров в длину способны строить гнезда высотой в четыре метра — все равно что человеку построить дом размером с гору. Термитники состоят из сети асимметричных взаимосвязанных структур, похожих на губку или пористый хлеб. Эта беспорядочная и неправильная структура кажется произвольной, но на самом деле она оптимальна для устойчивости термитника и его вентиляции.
Исследователи считают, что когда термит строит свое гнездо, он не имеет плана общей конструкции и может принимать решения только на основе информации об имеющихся сейчас ресурсах. Например, термит может использовать песчинки, которые он находит возле своего гнезда, и соединять их вместе, пытаясь достичь максимальной стабильности здесь и сейчас. Ученые создали специальную программу для проектирования материалов с помощью аналогичных правил, которые определяют, как два разных блока материалов могут сцепляться друг с другом. Этот алгоритм, таким образом, имитирует естественный рост биологических структур. В результате он создает уникальные структуры, используя блоки различной формы.
Авторы работы создали более 54 тыс. архитектурных образцов, которые могут быть сгруппированы по жесткости материала и плотности.
Современные архитектурные материалы представляют собой пенообразные или композитные твердые тела с регулярной, «правильной» структурой. В них повторяются элементарные ячейки, например, в виде октаэдров. Они удобны для моделирования, но не обязательно оптимальны по своим свойствам. Сосредоточение внимания на упорядоченных структурах ограничило функциональность и использование архитектурных материалов.