При сильных нагрузках материал способен увеличить свою упругость почти в 2 раза

N+1Наука

Пьезоэлектрик упрочнился при механической нагрузке

Артем Моськин

Фотография конфокального лазерного микроскопа: толщина минерального слоя в десять раз меньше диаметра волокна. Sung Hoon Kang et al. / Advanced Materials, 2020

Химики разработали новую систему полимерного пьезоэлектрика в жидкости, схожей по ионному составу с плазмой человеческой крови. Система может адаптироваться под условия механической нагрузки подобно тому, как делают кости, при этом она увеличивает свой модуль упругости в 1,8 раз в конкретном месте нагрузки. Работа опубликована в журнале Advanced Materials.

Традиционно ученые при выборе материала для механического применения из базы данных свойств материалов исходят из ожидаемых условий нагрузки и проектных ограничений и потребностей. Такой способ не годится для неожиданных условий нагрузки, из-за чего инженеры увеличивают запас прочности, что увеличивает стоимость и вес конструкции, тем самым понижая механическую эффективность. Одним из решений такой проблемы могут стать материалы с адаптивными свойствами, которые изменяют свои свойства в зависимости от условий нагрузки. Например, химики изучили полибутадиен функционализированный дибромциклопропаном, который изменяет степень сшивки в зависимости от механической нагрузки. Но синтетические самоупрочняющиеся материалы имеют ограниченную способность к нагрузке, сложность производства, высокую стоимость и необходимость дополнительной энергии для изменения свойств.

Однако в природе есть примеры материалов, как кость, древесина, рыбья чешуя и коралл, которые могут изменять свои механические свойства за счет использования окружающих ресурсов. Например, кости с помощью клеточных сигналов контролируют уровень наращивания минералов на конкретные участки. В этом процессе органическая матрица служит основной для кристаллизации минерала из плазмы крови, который в свою увеличивает прочность кости. Ученые уже давно обсуждают процесс упрочнения костей, они пришли к выводу о наличии пьезоэлектрического эффекта в кости при наращивании минералов на ее поверхности. Но до сих пор еще никто не получил синтетическую систему на основе материалов кости, которая способна самостоятельно упрочняться в зависимости от механической нагрузки.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Люди на пределе Люди на пределе

Возможности нашего собственного, среднестатистического тела

Вокруг света
10 самых нелепых научных розыгрышей 10 самых нелепых научных розыгрышей

Ежегодно 1 апреля мировые СМИ выдают за научные открытия очень странные истории

Популярная механика
«50 оттенков серого» эпохи VHS: почему «9 ½ недель» — все еще актуальное кино про страсть и расставания «50 оттенков серого» эпохи VHS: почему «9 ½ недель» — все еще актуальное кино про страсть и расставания

«9 ½ недель» — страшная психологическая драма про два одиночества

Esquire
Вам шашечки или ехать? Размышления на фоне последнего финансового отчета госкорпорации «Роснано» Вам шашечки или ехать? Размышления на фоне последнего финансового отчета госкорпорации «Роснано»

Наши подходы к оценке эффективности экономических субъектов несколько устарели

СНОБ
И корабль плывёт И корабль плывёт

Стефано де Виво о новых проектах и перспективах

Robb Report
Окаменелости шлемоголового свистуна указали на теплое прошлое Антарктиды Окаменелости шлемоголового свистуна указали на теплое прошлое Антарктиды

В эоцене в части Антарктиды было достаточно тепло для этих амфибий

N+1
Обезлесение Европы связали с миграцией индоевропейцев Обезлесение Европы связали с миграцией индоевропейцев

Распространение генома представителей ямной культуры совпало с поредением лесов

N+1
Антипрививочники преувеличили последствия катастроф и болезней Антипрививочники преувеличили последствия катастроф и болезней

Противники вакцинации склонны преувеличивать последствия негативных событий

N+1
Ученые нашли способ повысить безопасность квантовой криптографии Ученые нашли способ повысить безопасность квантовой криптографии

Разработан способ повысить уровень защищенности квантовой криптографии

Популярная механика
7 подкастов о том, как бизнесмены и стартаперы переживают кризис и пандемию 7 подкастов о том, как бизнесмены и стартаперы переживают кризис и пандемию

Подкасты про бизнес, где звучат голоса тех, кто сейчас работает на износ

Forbes
17 самых несчастных комиков и юмористов 17 самых несчастных комиков и юмористов

Почему самым веселым людям в мире так не везет?

Maxim
Бизнес на желании спать: сколько стоит запустить производство капсул для сна и какие есть сложности Бизнес на желании спать: сколько стоит запустить производство капсул для сна и какие есть сложности

Капсулы и кабины для сна позволяют по-новому взглянуть на концепцию отдыха

VC.RU
Диабет, рак и ВИЧ. С каким диагнозом живут знаменитости? Диабет, рак и ВИЧ. С каким диагнозом живут знаменитости?

Многие знаменитости в течение долгих лет живут с серьёзными заболеваниями

Cosmopolitan
Не все дома! Гуф, Киркоров и другие звезды, которые лежали в психушке Не все дома! Гуф, Киркоров и другие звезды, которые лежали в психушке

Жизнь звезд — штука сложная, иногда она требует помощи врачей

Cosmopolitan
Как сделать свою жизнь лучше прямо сейчас: 7 антистрессовых идей Как сделать свою жизнь лучше прямо сейчас: 7 антистрессовых идей

Несколько действительно простых идей, как отвлечься от унылых мыслей

Esquire
Вишневый пирог не плесневеет: 5 причин, почему Вишневый пирог не плесневеет: 5 причин, почему

Ровно 30 лет назад, 8 апреля 1990 года, вышла первая серия «Твин Пикса»

Esquire
Лед и пламя: кто придумал дизельный двигатель Лед и пламя: кто придумал дизельный двигатель

История изобретения дизельного двигателя

Популярная механика
Как создать личный бренд: 5 шагов Как создать личный бренд: 5 шагов

Разбираемся, почему на пути к бизнесу важно ответить на вопрос «Кто ты?»

РБК
Серьезный замес: как замешать раствор вручную Серьезный замес: как замешать раствор вручную

Задумали залить стяжку или сделать кладку и не знаете, чем замесить раствор?

CHIP
Лисичка-сестричка Лисичка-сестричка

Добровинский с волшебной сказкой про природу — жадную, наивную и полную чудес

Tatler
Прыщи — нехватка витамина А и другие бьюти-проблемы из-за дефицита элементов Прыщи — нехватка витамина А и другие бьюти-проблемы из-за дефицита элементов

За показателями каких витаминов стоит следить и какие продукты добавить в рацион

Cosmopolitan
Керченский, Циндаоский и другие самые дорогие мосты в мире Керченский, Циндаоский и другие самые дорогие мосты в мире

Во сколько обходится строительство огромных мостов по всему миру

Популярная механика
Пять противоядий от зависти Пять противоядий от зависти

Увидеть в себе «монстра» зависти — значит начать бороться со своей токсичностью

Psychologies
Главкосмос посчитал, сколько реально стоят ракеты SpaceX Главкосмос посчитал, сколько реально стоят ракеты SpaceX

Примерная разница в стоимости запусков ракет частной космической компании SpaceX

Популярная механика
Nissan X-Trail — 2021: каким будет новое поколение Nissan X-Trail — 2021: каким будет новое поколение

Разбираем особенности будущего Nissan X-Trail

РБК
Почему Tyler, The Creator – лучшее, что случалось со стилем преппи Почему Tyler, The Creator – лучшее, что случалось со стилем преппи

Tyler, The Creator – Рианна в мире мужской моды

GQ
Короли кэша: 10 миллиардеров с наибольшими доходами. Рейтинг Forbes — 2020 Короли кэша: 10 миллиардеров с наибольшими доходами. Рейтинг Forbes — 2020

Эти миллиардеры заработали на продаже активов в общей сложности почти $15 млрд

Forbes
Силы добра. Можно ли преуспеть в неспокойные времена Силы добра. Можно ли преуспеть в неспокойные времена

Руководители НКО дают несколько важных уроков преуспевания в неспокойные времена

Forbes
Кто является автором термина «Великая Отечественная война»? Кто является автором термина «Великая Отечественная война»?

Кем впервые было произнесено название войны, которую предстояло пройти СССР

Дилетант
Экологика Экологика

Знакомьтесь: самые ответственные российские марки

Vogue
Открыть в приложении