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

CAR-T-клетки получили прямо в организме четырех пациентов CAR-T-клетки получили прямо в организме четырех пациентов

Результаты испытаний технологии для получения противоопухолевых Т-лимфоцитов

N+1
Елена Аникеева: Как женщине добиться успеха в бизнесе Елена Аникеева: Как женщине добиться успеха в бизнесе

Как в реалиях российского рынка превратить себя в бизнес-леди

СНОБ
Что случилось с пауками, отправленными в космос в 1973 году — и как это помогло науке Что случилось с пауками, отправленными в космос в 1973 году — и как это помогло науке

Пауки все еще плетут паутину в условиях микрогравитации?

Inc.
Карантин мозга: что чувствуют те, кто лишен чувств Карантин мозга: что чувствуют те, кто лишен чувств

Когда юные озорники подпаливают коту усы, мы называем это гадкой шалостью

Популярная механика
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Та-ра-ра-бумбия и «Драма железнодорожного билета» Та-ра-ра-бумбия и «Драма железнодорожного билета»

Герой пьесы Чехова «Три сестры» постоянно напевает странную песенку. К чему она?

Наука и жизнь
Управляемая зарядом 3D-печать помогла создать тактильный сенсор Управляемая зарядом 3D-печать помогла создать тактильный сенсор

Она основана на притягивании противоположных зарядов

N+1
«Не хочу и не буду»: что я на самом деле думаю о саморазвитии на карантине «Не хочу и не буду»: что я на самом деле думаю о саморазвитии на карантине

Призывы провести карантин с пользой окружили меня со всех сторон

Psychologies
Восемь историй о «Волге» ГАЗ-21 Восемь историй о «Волге» ГАЗ-21

Автомобиль как воплощение ностальгии по СССР

Maxim
«Интриги и расследования мне не близки» «Интриги и расследования мне не близки»

Елена Летучая рассказывает о новых проектах и давней мечте

Лиза
Русские станут немножко китайцами. Как и когда страна будет выходить из карантина Русские станут немножко китайцами. Как и когда страна будет выходить из карантина

Каким станет этот «выход из самоизоляции» в нашей стране

СНОБ
«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
Совмещение активности нейронов и нейромедиаторов помогло уточнить эффект псилоцибина Совмещение активности нейронов и нейромедиаторов помогло уточнить эффект псилоцибина

Рассматривать активность мозга в отрыве от системы нейромедиаторов нельзя

N+1
Статус: «В открытом поиске» Статус: «В открытом поиске»

Что мешает женщине после 40 познакомиться с мужчиной и найти пару

Лиза
20 признаков «односторонних» отношений 20 признаков «односторонних» отношений

Как выйти из ловушки односторонней любви

Psychologies
Книги детям Книги детям

Специальная подборка книг для детей

Psychologies
Одна вокруг света: как проходят карантинные будни в США Одна вокруг света: как проходят карантинные будни в США

Новая серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко

Forbes
Советчики из сети Советчики из сети

Почему мы доверяем блогерам и готовы слепо следовать их советам

Лиза
Элементарно, Ватсон! Элементарно, Ватсон!

У нас лучшие Шерлок Холмс и доктор Ватсон

Лиза
Тихая угроза: 9 симптомов скрытого заражения крови Тихая угроза: 9 симптомов скрытого заражения крови

Сепсис часто заканчивается трагедией. Лучше распознать его на начальной стадии

Cosmopolitan
От «Офиса» до «Глобуса» От «Офиса» до «Глобуса»

Важнейшие вехи карьеры британского комика Рики Джервейса

Weekend
Может ли различаться скорость света во Вселенной: наследие Эйнштейна Может ли различаться скорость света во Вселенной: наследие Эйнштейна

Теория относительности применима ко всем известным источникам света

Популярная механика
Положение обязывает Положение обязывает

В мире моды только и говорят что об ответственном отношении к природе

Vogue
Как клетки иммунной системы помогают друг другу в борьбе с врагом Как клетки иммунной системы помогают друг другу в борьбе с врагом

Необычные взаимодействия между клетками иммунной системы, способствующие защите

Популярная механика
Альянсы и союзы Альянсы и союзы

Вторая часть ответов на вопросы об альянсах союзников против нацистской Германии

Дилетант
Последствия Холодной Войны помогли установить возраст китовых акул Последствия Холодной Войны помогли установить возраст китовых акул

Ученые опробовали радиоуглеродный метод для определения возраста у китовых акул

N+1
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
От помидоров до лимонов: какие продукты помогают против старения От помидоров до лимонов: какие продукты помогают против старения

Полезные вещества в этих продуктах способствуют поддержанию здоровья и красоты

РБК
Какая древность! Какая древность!

Планируем маршрут по древнейшим городам страны

Лиза
Шоу должно продолжаться Шоу должно продолжаться

Самые интересные премьеры Женевского автосалона

Популярная механика
Открыть в приложении