海绵是地球上现存最古老的动物之一，有化石记录可以追溯到大约6亿年前的前寒武纪，这是地球上最早的生命时期。大约有8550种现存的海绵已经被确认，它们被分类在门海绵动物门．这个门包括四个不同的类:寻常海绵纲(约占所有海绵的90%)，Hexactinellida(玻璃海绵),Calcerea(钙质海绵)，而且Homoscleromorpha．

尽管海绵和珊瑚经常在同一个谈话中被讨论，因为它们都是不动的，有时出现在同一个栖息地，但它们是完全不同的动物，具有不同的解剖结构、喂养方法和繁殖过程。海绵生活在不同的栖息地，如珊瑚礁、热带、深海甚至淡水。

海绵具有复杂的骨骼类型，能够很好地适应其特定的栖息地，使其能够生活在坚硬的基材和柔软的沉积物上。水流过海绵多孔的外部，在海绵腔内，被称为鞭毛的小毛发状结构捕获食物，也过滤出海绵细胞中的细菌。它们独特的骨骼结构帮助海绵承受每天流经它们的大量水。

玻璃海绵

玻璃海绵在海绵中是独特的，因为它们没有细胞膜，它们的骨架是基于六角形设计的。玻璃海绵形成一个巨大的骨架，由二氧化硅制成，作为结构支撑。二氧化硅形成针状结构，称为“针状体”。这些针状体的末端融合在一起，就像建筑工程中使用的脚手架一样，形成了坚固的格子状骨架。玻璃海绵能够与相邻的玻璃海绵相互作用，并从中获得支撑，从而形成一个巨大的三维珊瑚礁。即使海绵死亡后，这些骨架仍然完好无损，形成了巨大的珊瑚礁，为许多其他物种创造了栖息地。

最近，维纳斯花篮的骨骼系统(Euplectella洒水器)由于其分层结构和机械鲁棒性，受到了工程和材料科学界的广泛关注。这种海绵物种被发现附着在西太平洋海底的岩石区域。它们是深海海绵，在海平面以下100至1000米的地方发现，在深度超过500米的地方最常见。的针状体该物种的核心由同心层二氧化硅纳米颗粒和薄有机夹层包围。类似的网格状开孔网格由于其重量轻、能量吸收高以及控制声波和热波传播的能力而常用于工程环境中。许多轻型桥梁和摩天大楼都已建成启发通过这些海绵的骨骼结构。

玻璃海绵骨架结构在工程中的应用

最近的一项研究发表在自然材料研究的骨骼解剖大肠洒水器作为设计机械健壮的晶格结构的灵感。通过彻底分析这个物种的骨骼组织，研究人员发现，与类似的现有建筑结构相比，它的双对角线，棋盘状的方形晶格设计提供了更好的机械性能。海绵晶格与其他常见的对角线加强方晶格以及非对角线加强晶格进行了比较，它们都具有相同的总质量，并且发现海绵设计提供了在广泛的加载条件下承受载荷的优越机制。

虽然它没有形成研究的主要焦点，但结果也阐明了骨骼组织的功能方面大肠洒水器．成熟时，骨架设计会经历两个不同的阶段。当它年轻时，它有一个灵活的阶段，但成熟后，它变得僵硬。在早期的柔性阶段，垂直、水平和对角的骨骼支柱没有融合在一起，因此可以适应骨骼圆柱体的径向扩展。在这一阶段，海绵骨架的机械运动是由于单个针状体的特性。一旦达到圆柱形晶格的最大尺寸，骨架就会经历几个刚性步骤，这导致骨架的逐步硬化，并通过沉积的方式使针状体的末端融合层状硅水泥．

流体流动与海绵

另一项研究发表在自然最先进的流体动力学模拟被用于详细观察这些海绵周围和通过这些海绵的流体流动。研究结果表明，海绵的结构元素减少了连续水动力对生物体的影响，并产生了喂养和繁殖所需的内部循环模式。在每秒1-10厘米的水流中，体积大约为大肠洒水器经历旋涡脱落-在物体下游形成旋涡的过程。这会引起速度波动和水动力阻力。研究人员发现，动物的骨骼结构大肠洒水器抑制这种速度波动和减少阻力。考虑到水动力可以移走海绵，减少阻力意味着海绵可以承受强烈的水流。

尽管这项研究大大提高了流体流动的知识大肠洒水器在美国，仍有很多未知因素。该研究能够证明海绵的外部脊增加了颗粒在中心腔中的停留时间，但这有助于滤料和气体交换的程度尚不确定。鞭毛通过它们的运动驱动流体通过海绵流动，它是如何与环境驱动的流动相互作用的，特别是在不稳定的水流中。

结论

这项研究发表在自然材料而且自然可以应用于自然界的许多结构，流体流动的结果可以应用于其他系统的食物过滤，气体交换，减阻，以及花粉捕获和热量损失。这些研究还揭示了生物如何利用自然界中复杂的几何形状来增强它们的生存能力，例如机械支撑和减少阻力。从研究骨骼结构中学到的经验大肠洒水器可以启发改进的工程结构，使其更轻，结构更牢固。