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
Продукты с плесенью: спасти или выбросить Продукты с плесенью: спасти или выбросить

Можно ли удалить заплесневелую часть продукта и съесть остальное

Здоровье
Страна троечников. Как избавиться от вечной нехватки денег и обрести финансовую свободу Страна троечников. Как избавиться от вечной нехватки денег и обрести финансовую свободу

Отрывок из книги «Деньги делают деньги» с реальными примерами и рекомендациями

Forbes
Как определить состояние здоровья по ступням Как определить состояние здоровья по ступням

Сейчас самое время обратить внимание на состояние своего здоровья

Популярная механика
Ученые нашли уязвимое место пищевого патогена Ученые нашли уязвимое место пищевого патогена

Новый механизм, позволяющий бактерии Listeria monocytogenes заражать организм

Популярная механика
10 миллиардеров поколения 20-летних: самые молодые участники рейтинга Forbes 10 миллиардеров поколения 20-летних: самые молодые участники рейтинга Forbes

Попасть в глобальный список миллиардеров Forbes до 30 лет непросто

Forbes
Герои дня Герои дня

Врачи, медсестры, студенты-волонтеры – вот настоящие герои нашего времени

Grazia
Для рывка: все о пользе и вреде пива Для рывка: все о пользе и вреде пива

Чего в пиве хорошего, а чего плохого, и вообще — вредно пиво в итоге или полезно

Популярная механика
7 симптомов предиабетного состояния, которые нельзя игнорировать (это не шутки) 7 симптомов предиабетного состояния, которые нельзя игнорировать (это не шутки)

Не отмахивайся от этих тревожных звоночков

Playboy
И даже в отпуск ездят! Звездные пары, которые остались друзьями после разрыва И даже в отпуск ездят! Звездные пары, которые остались друзьями после разрыва

После расставания немногим удается сохранить теплые отношения

Cosmopolitan
От робота до утюга: 5 самых странных высотных здания мира От робота до утюга: 5 самых странных высотных здания мира

Что будет, если к Останкинской башне прикрутить пару высотных зданий

Популярная механика
«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
«Придется начинать с нуля»: как пандемия уничтожила спортивную event-индустрию «Придется начинать с нуля»: как пандемия уничтожила спортивную event-индустрию

Как карантин сломал десятилетний бизнес Михаила Громова

Forbes
Полезные эко-привычки, которые изменят мир и помогут сэкономить деньги Полезные эко-привычки, которые изменят мир и помогут сэкономить деньги

Рассказываем, какие эко-привычки точно стоит внедрить в свою жизнь

Cosmopolitan
Коренной зуд Коренной зуд

Актриса Дакота Джонсон решила пустить корни в модернистском особняке XX века

AD
Время концессий: как построить инфекционную больницу в эпоху пандемии и кризиса Время концессий: как построить инфекционную больницу в эпоху пандемии и кризиса

В России остро не хватает современных больниц и койко-мест в них

Forbes
Весенняя диета Весенняя диета

Результат этой диеты: эффективное снижение веса и сияющая кожа

Лиза
Гордо реет Гордо реет

В интерьере этого дома задействованы реечные панели, имитирующие фактуру фасада

AD
В преддверии глобальной сделки: окажутся ли ключевые производители нефти в одной упряжке В преддверии глобальной сделки: окажутся ли ключевые производители нефти в одной упряжке

Будет ли заключена новая сделка ОПЕК+?

Forbes
Достучаться до небес Достучаться до небес

Заключенный концлагеря угоняет с их секретной военной базы бомбардировщик

Вокруг света
Диванный эксперт Диванный эксперт

Худейте, лёжа на диване

Худеем правильно
«Осенью настанет полный крах»: основатель сети ресторанов «Чайхона №1» Тимур Ланский о борьбе за бизнес «Осенью настанет полный крах»: основатель сети ресторанов «Чайхона №1» Тимур Ланский о борьбе за бизнес

Основатель «Чайхона №1» Тимур Ланский о рискованной борьбе за собственный бизнес

Forbes
Что будет с современным искусством после пандемии Что будет с современным искусством после пандемии

Как изменятся цены на искусство и что делать арт-дилерам?

СНОБ
Выживут только бюджетники: где искать работу, если вас уволили в разгар карантина Выживут только бюджетники: где искать работу, если вас уволили в разгар карантина

Пандемия диктует рынку труда свои правила

Forbes
«Мы не ритейл, мы фуд-бренд и конкурируем с «Мы не ритейл, мы фуд-бренд и конкурируем с

Основатель «Вкусвилла» рассказал, как изменилась работа во время пандемии

VC.RU
Кортизол под контролем Кортизол под контролем

Как контролировать уровень главного гормона стресса – кортизола

Худеем правильно
На кого подписаться: топ самых стильных грузинских модниц – советует стилист На кого подписаться: топ самых стильных грузинских модниц – советует стилист

У каких грузинских модниц стоит поучиться стилю

Cosmopolitan
С мыслями о красоте С мыслями о красоте

Интерьер в духе аутентичной английской классики

SALON-Interior
Гигантская. Критические дни Бетельгейзе Гигантская. Критические дни Бетельгейзе

Разбираемся с причинами глубокого «обморока» Бетельгейзе

Наука и жизнь
Новые дома Помпей Новые дома Помпей

Дома южной части Помпей открылись для посещения после реставрации

N+1
Открыть в приложении