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
Как отдохнуть в течение рабочего дня на удаленке: 3 совета от главы LinkedIn Как отдохнуть в течение рабочего дня на удаленке: 3 совета от главы LinkedIn

Это должно в разы увеличить твою продуктивность

Playboy
Деревянные многоэтажки и газоны в гаражах. Почему Европа живет в эко-будущем уже сегодня Деревянные многоэтажки и газоны в гаражах. Почему Европа живет в эко-будущем уже сегодня

Как экологические тренды развиваются в других странах и что происходит в России

Forbes
Николя Барро: Любовные письма с Монмартра Николя Барро: Любовные письма с Монмартра

Смерть жены выбивает молодого писателя Жюльена Азуле из колеи

СНОБ
«Когда-нибудь помогут и нам». Соцработники и волонтеры о работе в период эпидемии «Когда-нибудь помогут и нам». Соцработники и волонтеры о работе в период эпидемии

Социальные работники и волонтеры, которые помогают пережить карантин

СНОБ
Это радость со слезами на глазах Это радость со слезами на глазах

Юбилей Победы страна встретит с новой песней о великой войне

Tatler
Илана: «Волшебных пилюль для похудения не бывает!» Илана: «Волшебных пилюль для похудения не бывает!»

Глядя на красавиц «из телевизора», мы думаем, что им всё дано от рождения

Худеем правильно
Глава 1: Москва Глава 1: Москва

Ты говорил, город – сила. А здесь слабые все

Esquire
Эпоха перестройки Эпоха перестройки

Перемены пугают многих. Но наши героини – девушки смелые

Cosmopolitan
Свинец в альпийских льдах рассказал о возвышении и крахе английских королей Свинец в альпийских льдах рассказал о возвышении и крахе английских королей

С помощью свинца можно с высокой точностью проследить за политическими кризисами

N+1
Интеллектуал в костюме. Александр Друзь как есть Интеллектуал в костюме. Александр Друзь как есть

Что нужно знать о самом умном петербуржце страны?

Cosmopolitan
Настало время придумывать наряды для симов Настало время придумывать наряды для симов

Гардеробу персонажей Sims 4 можно только позавидовать.

GQ
В России создали установку, ускоряющую получение биогаза из отходов В России создали установку, ускоряющую получение биогаза из отходов

Ученые создали опытную биоэнергетическую установку по переработке отходов

Популярная механика
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
Как отключить обновление Windows 10: самые действенные способы Как отключить обновление Windows 10: самые действенные способы

Надоели долгие обновления, возникающие в самый неподходящий момент?

CHIP
Секреты короля: 6 загадок жизни и смерти Майкла Джексона Секреты короля: 6 загадок жизни и смерти Майкла Джексона

Помимо огромной популярности Майкл Джексон оставил нам множество загадок

Cosmopolitan
Голубая дивизия и блокада Ленинграда Голубая дивизия и блокада Ленинграда

Отрывок из книги про блокаду Ленинграда

СНОБ
Руками и ногами: как работали автомобильные навороты прошлого Руками и ногами: как работали автомобильные навороты прошлого

Вопрос на засыпку: когда появился первый автомобильный навигатор

Популярная механика
Таламус поучаствовал в принятии вероятностных решений Таламус поучаствовал в принятии вероятностных решений

Ученые выяснили, как определяется принятие вероятностных решений

N+1
Один на всех Один на всех

Максим Семеляк обнаруживает сбывшиеся пророчества в фильме «Брат 2»

Esquire
Карантинное чтение: как получить искусственное золото Карантинное чтение: как получить искусственное золото

Рассказ российского писателя Евгения Гаркушева «Две минуты реального времени»

Популярная механика
«Катастрофическая оторванность от земли»: бизнес о новых мерах поддержки от Путина «Катастрофическая оторванность от земли»: бизнес о новых мерах поддержки от Путина

Правительство лишь оттягивает «момент массовой смерти» малого бизнеса

Forbes
«Такого никогда не было»: что означает отрицательная цена на американскую нефть «Такого никогда не было»: что означает отрицательная цена на американскую нефть

Впервые в истории цены на нефть марки WTI стали отрицательными

Forbes
Претендент на покупку «Ведомостей» пригрозил отказом от сделки Претендент на покупку «Ведомостей» пригрозил отказом от сделки

Алексей Голубович предупредил о возможном отказе от покупки «Ведомостей»

Forbes
«Внебрачный папа»: как строить отношения с отцом ребенка, если вы не вместе «Внебрачный папа»: как строить отношения с отцом ребенка, если вы не вместе

«Ребенку нужен отец» — те, кто так считает, по-своему правы

Psychologies
«Безумный зверь» с Мадагаскара поможет разобраться в эволюции на островах «Безумный зверь» с Мадагаскара поможет разобраться в эволюции на островах

Палеонтологи обнаружили полный скелет гондванатерия

N+1
Леа Сейд. Превращение Леа Сейд. Превращение

«Родилась с серебряной ложкой во рту» — это о ней

Караван историй
15 скрытых цитат из киноклассики в «Симпсонах» 15 скрытых цитат из киноклассики в «Симпсонах»

Симпсоны живут не пончиками едиными. Есть ещё духовная пища в пороховницах!

Maxim
Зачем смотреть фильм «Эмма» прямо сейчас Зачем смотреть фильм «Эмма» прямо сейчас

Изящный, легкий, чуткий и озорной фильм «Эмма» по Джейн Остин

РБК
Поисково-спасательный комплекс «Синяя птица» — ангел-хранитель советских космонавтов Поисково-спасательный комплекс «Синяя птица» — ангел-хранитель советских космонавтов

Без крыльев зато с шестью колесами

Maxim
Открыть в приложении