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

Время девы. Весеннее небо Время девы. Весеннее небо

Весна — лучшее время для наблюдения созвездия Девы

Наука и жизнь

Хочешь чего-то новенького? Начни с цвета волос!

Cosmopolitan
Детективные триллеры: 18 лучших картин для захватывающего вечера Детективные триллеры: 18 лучших картин для захватывающего вечера

Готов пощекотать себе нервы?

Playboy
«Если учитель сейчас выступает в роли “говорящей головы”, значит, он и раньше ею был». Руководители школ о дистанционном обучении «Если учитель сейчас выступает в роли “говорящей головы”, значит, он и раньше ею был». Руководители школ о дистанционном обучении

Как школы адаптируются к новым условиям: дискуссия

СНОБ
«Я бы тебя убил!»: Мюррей и Лью, Харди и Терон и другие враждующие звезды «Я бы тебя убил!»: Мюррей и Лью, Харди и Терон и другие враждующие звезды

В отличие от простых людей звезды не очень-то свободны в выборе предпочтений

Cosmopolitan
Какой была Европа XVI века глазами Мишеля де Монтеня? Впервые на русском выходят дневники французского писателя — публикуем фрагмент Какой была Европа XVI века глазами Мишеля де Монтеня? Впервые на русском выходят дневники французского писателя — публикуем фрагмент

Монтень описывает Рим, видит посла московитов и посещает ватиканскую библиотеку

Esquire
Тайные линии: что скрывает наша кожа Тайные линии: что скрывает наша кожа

Человеческая кожа скрывает сложные узоры линий, о которых вы вряд ли подозревали

Популярная механика
Лекарство от старых клеток примирило иммунитет мышей с силиконовым имплантатом Лекарство от старых клеток примирило иммунитет мышей с силиконовым имплантатом

Это может стать методом профилактики осложнений после установки имплантатов

N+1
Роман Мандрик: Обучить нельзя оставить. Что делать с линейными сотрудниками, которые не хотят учиться Роман Мандрик: Обучить нельзя оставить. Что делать с линейными сотрудниками, которые не хотят учиться

Почему современные компании не могут обойтись без обучения линейного персонала?

СНОБ
Сладкая жизнь: полезен ли темный шоколад? Отвечают врачи Сладкая жизнь: полезен ли темный шоколад? Отвечают врачи

«Темный шоколад полезен», — уверены сладкоежки, что думают специалисты?

Cosmopolitan
Как сделать антисептик для рук в домашних условиях — простые рецепты Как сделать антисептик для рук в домашних условиях — простые рецепты

Мы сделали подборку рецептов домашних антисептиков для рук

Cosmopolitan
4 драгоценных камня, которые дадут фору бриллиантам 4 драгоценных камня, которые дадут фору бриллиантам

Эти минералы могут подвинуть бриллианты с поста лучших друзей девушек

Maxim
Жизнь без купюр Жизнь без купюр

Уже завтра получать, копить и тратить деньги люди будут совершенно по‑новому

GQ
Группа «Фабрика»: «Мечта Игоря Матвиенко – отправить нас в тройной декрет» Группа «Фабрика»: «Мечта Игоря Матвиенко – отправить нас в тройной декрет»

Группа «Фабрика» о женском счастье, секретах красоты и откровенных съемках

Лиза
Как сервис доставки смесей для смузи с инвестициями от Серены Уильямс помогает миллениалам пережить карантин Как сервис доставки смесей для смузи с инвестициями от Серены Уильямс помогает миллениалам пережить карантин

Daily Harvest приносит прибыль с первого дня работы и оценивается в $500 млн

Forbes
Америка, Европа и Азия: как объехать весь мир, не выходя из дома Америка, Европа и Азия: как объехать весь мир, не выходя из дома

Как посмотреть на основные достопримечательности мира не выходя из дома

Популярная механика
«Нужно просто быть любопытным». Директор ярмарки Cosmoscow о том, как бросила работу в банке ради современного искусства «Нужно просто быть любопытным». Директор ярмарки Cosmoscow о том, как бросила работу в банке ради современного искусства

Что нам хотят донести молодые художники и как начать разбираться в их творчестве

Forbes
Свой-чужой: кто живет в нашем организме, и зачем они нам нужны Свой-чужой: кто живет в нашем организме, и зачем они нам нужны

Бактерии — наши друзья, во всяком случае, большинство из них

Популярная механика
Биологи обнаружили внеклеточный источник сигнала о высоком давлении крови Биологи обнаружили внеклеточный источник сигнала о высоком давлении крови

Белок тромбоспондин помогает сосудам переносить механический стресс

N+1
5 казахстанских дизайнеров, о которых вы не знали 5 казахстанских дизайнеров, о которых вы не знали

Они в курсе, что такое восточный стритвир и азиатская роскошь

GQ
Ключевые фигуры войны Ключевые фигуры войны

Первая часть ответов на вопросы о главных действующих лицах Второй мировой войны

Дилетант
10 научных объяснений странностей нашего поведения 10 научных объяснений странностей нашего поведения

Всем неадекватным поступкам, как ни странно, есть научное объяснение

Популярная механика
Хезер Моррис: Дорога из Освенцима Хезер Моррис: Дорога из Освенцима

«Сноб» публикует первую главу романа Хезер Моррис «Дорога из Освенцима»

СНОБ
Третий лишний Третий лишний

Рассказ Ксении Букши, в котором на месте героя мог оказаться любой из нас

Esquire
Посидеть в своем углу: как и зачем нам нужно отдыхать от близких в условиях изоляции Посидеть в своем углу: как и зачем нам нужно отдыхать от близких в условиях изоляции

Находиться на карантине вместе с близкими — это и удовольствие, и испытание

Psychologies
Стартапы, в которых хочется работать. Рейтинг Forbes Стартапы, в которых хочется работать. Рейтинг Forbes

Лучшие работодатели среди недавно созданных компаний — в рейтинге Forbes

Forbes
Рыбий ход Рыбий ход

Как решаются экологические проблемы, создаваемые плотинами и дамбами?

Наука и жизнь
Алла Пугачева, Сара Джессика Паркер и еще 8 звезд, у которых есть дети-близнецы Алла Пугачева, Сара Джессика Паркер и еще 8 звезд, у которых есть дети-близнецы

Делимся подборкой счастливых родителей близнецов

Cosmopolitan
Не только мясо: 8 продуктов для роста мышц Не только мясо: 8 продуктов для роста мышц

Список легкоусваиваемых продуктов для роста мышечных клеток

РБК
8 полезных углеводов, которые не навредят фигуре 8 полезных углеводов, которые не навредят фигуре

Если вы хотите сохранить здоровье и красивую фигуру, вам необходимы углеводы

Cosmopolitan
Открыть в приложении