Je leest:

Huizen zo sterk als een kokosnoot

Huizen zo sterk als een kokosnoot

De kokosnoot als voorbeeld voor aardbevingsbestendig bouwen

Auteur: | 15 juli 2016

De kokosnoot kan enorme klappen opvangen. Dat dankt hij aan de weefstructuur van zijn binnenschil, die uit houtachtige vezels bestaat. Wetenschappers proberen nu van de noot te leren hoe je sterke materialen kan maken, bijvoorbeeld om aardbevingsbestendige huizen te bouwen.

De vrucht van de kokosnoot is ingepakt in drie beschermende lagen. De noot is uitermate goed in opvangen van klappen.
Plant Biomechanics Group Freiburg, met toestemming

Wil je een huis bouwen dat bestand is tegen aardbevingen? Ga dan kokosnoten bestuderen! Deze vallen als ze rijp zijn uit de boom omlaag vanaf hoogtes van soms wel 30 meter, en dan nog gaan ze niet stuk. Kennelijk is de kokosnoot zo opgebouwd dat hij enorme krachten kan opvangen. Wie er achter komt hoe dat werkt, kan het kunstje zelf nadoen.

Dat was de redenering van een groep biologen van de vakgroep planten-biomechanica van de Universiteit van Freiburg, toen ze samen met bouwkundig ingenieurs en materiaaldeskundigen van de universiteiten van Tübingen and Stuttgart besloten de structuur van de kokosnoot door te lichten.

De onderzoekers onderwierpen de kokosnoten aan hoge drukken in een persmachine, en lieten zware voorwerpen met hoge snelheid tegen de kokosnoten aan botsen. Zo konden ze ontdekken hoe de noten de klappen opvingen zonder al te veel schade te lijden.

Ladderstructuur

Het geheim van de noot is de opbouw van zijn ‘endocarp’, vertelden de onderzoekers vorige week op de jaarlijkse bijeenkomst van de Society for Experimental Biology in Brighton. Het endocarp is de binnenschil die de vrucht beschermt, en die zelf nog omringd wordt door het draderige ‘mesocarp’ en de leerachtige buitenschil (het ‘exocarp’).

De kokosnootschil heeft een kenmerkende ladderstructuur. Bovendien zit er steeds een hoek tussen de verschillende vezels. Dit helpt de klap op te vangen en de energie te verspreiden (en daardoor te verminderen).
Plant Biomechanics Group Freiburg, met toestemming

De binnenschil bestaat uit houtachtige vezels, die als een soort weefgetouw in elkaar zitten: Parallelle verbindingen houden de vezels bij elkaar, als de sporten van een ladder. Omdat de vezelbundels onder verschillende hoeken staan, kan een beginnende barst zich niet razendsnel langs één lijn voortzetten. Deze wordt als het ware omgeleid langs een veel langere weg, waarbij hij energie verliest en uitdooft.

Zee-egels

De schil van de kokosnoot is niet het enige biologische materiaal dat bestudeerd wordt, vertelt Stefanie Schmier, onderzoekster bij de Planten Biomechanica groep van de Albert-Ludwigs Universiteit in Freiburg. Ook de bast van de reuzensequoia of mammoetboom en de stekels van zee-egels mogen zich in de belangstelling van ingenieurs verheugen. De wetenschappers zijn niet op zoek naar één materiaal om na te maken, maar kijken vooral welke eigenschappen de sterkte verbeteren.

Zee-egel
Lacen, via Wikimedia Commons, Public Domain

“Biologische materialen zijn multifunctioneel”, legt Schmier uit. De bomen, vruchten en zee-egels stellen immers meer eisen aan hun omhulsels dan alleen maar dat deze sterk zijn. Het endocarp van de kokosnoot moet bijvoorbeeld – in elk geval in het beginstadium – tevens voedingstoffen en water doorlaten. Het is dus zaak om van meerdere materialen uit te zoeken welke eigenschappen de sterkte bepalen, denkt Schmier. “Dan kunnen we vervolgens zelf het ideale materiaal voor onze eigen doeleinden ontwerpen.”

Biomimicry

Schmiers en haar collega’s zijn niet de eersten die spieken bij de natuur om zelf op ideeën te komen. Er bestaat een heel vakgebied dat zich hier mee bezighoudt:biomimicry. De toepassingen variëren van sensoren gebaseerd op krekelhaar, muren waar graffiti niet op hecht, gebaseerd op vleesetende planten, verband gebaseerd op gekko-pootjes, en reflectoren gebaseerd op kevers

Het onderzoek van de Duitse onderzoekers wordt gepubliceerd in het boek: Biomimetic Research for Architecture and Building Construction: Biological Design and Integrative Structures dat binnenkort zal verschijnen .

Bron

Schmier e.a. (2016), Developing the experimental basis for an evaluation of sclaing properties of brittle and ‘quasi brittle’ biological materials In: Knippers, Nickel and Speck (editors): Biomimetic research for architecture and building construction: Biological design and integrative structures, in druk.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 15 juli 2016

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.