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

Вылитый папаша! Вылитый папаша!

Если сходство ребенка с отцом раздражает или даже пугает...

Лиза
Когда дом равен работе: как заработать в самоизоляции Когда дом равен работе: как заработать в самоизоляции

Возможности заработка во время самоизоляции

Популярная механика
Внутреннее ухо рассказало об уходе крокодиломорфов в воду Внутреннее ухо рассказало об уходе крокодиломорфов в воду

Он происходил не так, как у китообразных

N+1
«Надо иметь ясную голову и немножко железных яиц»: антикризисные советы психолога Михаила Лабковского «Надо иметь ясную голову и немножко железных яиц»: антикризисные советы психолога Михаила Лабковского

Разговор с одним из самых известных психологов в России

Forbes
8 очень коротких сериалов с эпизодами до 20 минут 8 очень коротких сериалов с эпизодами до 20 минут

Некоторые эпизоды этих сериалов можно посмотреть, пока варится паста

Esquire
Соседи обзавидуются: как легко благоустроить балкон во время карантина Соседи обзавидуются: как легко благоустроить балкон во время карантина

Вдохновляйся идеями, которые мы нашли, и приступай к уборке

Cosmopolitan
Нашим от ваших: как в СССР копировали капиталистический автопром Нашим от ваших: как в СССР копировали капиталистический автопром

Автопром в Советском Союзе всегда был как хромая лошадь

Популярная механика
В России открыли новый способ поиска сверхпроводников В России открыли новый способ поиска сверхпроводников

Положение элемента в Периодической таблице связано со сверхпроводниками

Популярная механика
Правила жизни Барбры Стрейзанд Правила жизни Барбры Стрейзанд

Американская певица, актриса, режиссер, продюсер и политическая активистка

Esquire
10 самых перспективных российских предпринимателей моложе 30 лет 10 самых перспективных российских предпринимателей моложе 30 лет

Номинанты в рейтинг самых перспективных россиян до 30 лет

Forbes
Ход коньком Ход коньком

Интервью с самой юной российской фигуристкой, чемпионкой Алиной Загитовой

Cosmopolitan
Экспроприация экспроприатора: что нам делать с Лениным? Экспроприация экспроприатора: что нам делать с Лениным?

Какие образы вождя мирового пролетариата предлагает российская массовая культура

РБК
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
Благо или проклятие. Как выбраться из ловушки трудоголизма и найти баланс в жизни Благо или проклятие. Как выбраться из ловушки трудоголизма и найти баланс в жизни

Что такое трудоголизм, когда он приводит к выгоранию или проблемам с психикой

Forbes
Как заработать миллиарды на чужих судебных спорах Как заработать миллиарды на чужих судебных спорах

Судебные инвестиции — отрасль в России новая, но набирающая обороты

Forbes
Антропологи описали три способа ритуального вырезания человеческого сердца у ацтеков и майя Антропологи описали три способа ритуального вырезания человеческого сердца у ацтеков и майя

Сердцем и кровью жертв ацтеки и майя кормили богов

N+1
Йес, мем Йес, мем

В условиях самоизоляции и закрытых галерей главным искусством становится мем

Собака.ru
Парадокс удачи: большое число претендентов на победу может снизить накал конкуренции Парадокс удачи: большое число претендентов на победу может снизить накал конкуренции

Принято думать: чем больше конкурентов, тем ожесточеннее борьба

Forbes
Как Миннесотский эксперимент по голоданию объясняет, почему мы скупаем гречку Как Миннесотский эксперимент по голоданию объясняет, почему мы скупаем гречку

Почему не нужно смеяться над теми, кто делает запасы

Maxim
Большие проблемы крохотного динозавра Большие проблемы крохотного динозавра

Динозавр размером с колибри оказался ящерицей

N+1
Корпорации добра. Как благотворительные фонды хантят лучших специалистов из бизнеса Корпорации добра. Как благотворительные фонды хантят лучших специалистов из бизнеса

Кризис может стать отправной точкой для новой карьеры

Forbes
Обнуление. Оставьте себя в покое Обнуление. Оставьте себя в покое

Кажется, мы нашли новый способ пережить стрессовые рабочие нагрузки

Glamour
Стендап и свобода слова: что происходит с юмором в эпоху политкорректности и где проходит граница допустимого Стендап и свобода слова: что происходит с юмором в эпоху политкорректности и где проходит граница допустимого

«Долг любого комика — найти границу и перейти ее», — говорил Джордж Карлин

Esquire
Диоксид серы проявил полиаморфизм под давлением Диоксид серы проявил полиаморфизм под давлением

Диоксид серы способен существовать в нескольких различных аморфных состояниях

N+1
«Война Алана» Эмманюэля Гибера «Война Алана» Эмманюэля Гибера

Французский комиксист Эмманюэль Гибер разбирает «чужие воспоминания»

Weekend
«Жужжащие: Естественная история пчёл» «Жужжащие: Естественная история пчёл»

Отрывок из книги «Жужжащие. Естественная история пчёл» биолога Тора Хэнсона

N+1
Как готовить узбекский плов в домашних условиях: пошаговая инструкция для любителей азиатской кухни Как готовить узбекский плов в домашних условиях: пошаговая инструкция для любителей азиатской кухни

Когда хочется попробовать чего-то особенного

Playboy
Эпидемиологическая модель предсказала появление автомобильных пробок Эпидемиологическая модель предсказала появление автомобильных пробок

Симуляция движения показала хорошее совпадение с реальными данными

N+1
«Падать уже некуда, дно — достигнуто». Почему нужно спасать гостиничную и ресторанные отрасли «Падать уже некуда, дно — достигнуто». Почему нужно спасать гостиничную и ресторанные отрасли

Туристический и гостиничный бизнес стал одной из первых жертв кризиса

Forbes
Как использовать QR-генератор в браузере Microsoft Edge: простые советы Как использовать QR-генератор в браузере Microsoft Edge: простые советы

Как воспользоваться QR-генератором для создания графических ссылок

CHIP
Открыть в приложении