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

Почему современные тренды ЗОЖ чаще всего ошибочны Почему современные тренды ЗОЖ чаще всего ошибочны

С чего на самом деле надо начинать заботу о своем здоровье

СНОБ
Донные черви приручили бактерий и научились питаться метаном Донные черви приручили бактерий и научились питаться метаном

Бактерии-симбионты обеспечивают червей соединениями углерода

N+1
Советские автомобили, который выпускали за границей Советские автомобили, который выпускали за границей

Все уже украдено у нас

Maxim
Марина Зудина: жена без привилегий Марина Зудина: жена без привилегий

У актрисы Зудиной сейчас открылось второе дыхание

Cosmopolitan
Служба одного окна: зачем банкам понадобилось изобретать суперприложения Служба одного окна: зачем банкам понадобилось изобретать суперприложения

Зачем суперприложения банкам и почему ставка на них может не сработать

Forbes
Погоня за мельчайшими организмами: как мир узнал о вирусах Погоня за мельчайшими организмами: как мир узнал о вирусах

Как ученые пытались обнаружить вирусы

Популярная механика
По стаканчику По стаканчику

Выводим распространенные мифы о воде на чистую воду

Лиза
Рост волос на теле у мужчин: ответы на все вопросы, которые ты хотел, но стеснялся спросить Рост волос на теле у мужчин: ответы на все вопросы, которые ты хотел, но стеснялся спросить

Зачем нужные волосы на теле, почему у одних их много, а у других почти нет?

Playboy
Небесная реанимация: летающая скорая помощь Атаманова Небесная реанимация: летающая скорая помощь Атаманова

О проектах российской компании Hoversurf наш журнал рассказывал не раз

Популярная механика
«В 90-е я бы носил малиновый пиджак». Правила потребления сооснователя Skillbox Дмитрия Крутова «В 90-е я бы носил малиновый пиджак». Правила потребления сооснователя Skillbox Дмитрия Крутова

Дмитрий Крутов рассказывает, как человека могут раздавить большие деньги

Forbes
«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
Японцы нашли аэробные бактерии в глинистых трещинах под дном океана Японцы нашли аэробные бактерии в глинистых трещинах под дном океана

Плотность этих бактерий сравнима с плотностью бактерий в человеческом кишечнике

N+1
Самые известные кроссовки из фильмов Самые известные кроссовки из фильмов

Вспоминаем, какие кеды носил ДиКаприо и какой моделью мог похвастаться Том Хэнкс

GQ
Идея: Читать живопись Идея: Читать живопись

Инсталляция «Апология иммерсивной пустоты» – искусство не для всех

Maxim
Меловые отложения рассказали о тропиках в Антарктиде Меловые отложения рассказали о тропиках в Антарктиде

Какие условия окружающей среды были в Антарктиде миллионы лет назад?

N+1
Жизнь в забвении: история киноактрисы Нины Ивановой Жизнь в забвении: история киноактрисы Нины Ивановой

Звезда «Весны на Заречной улице» продолжала актерскую карьеру и после фильма

Cosmopolitan
Синдром пустого гнезда: как отпустить детей родителям-одиночкам Синдром пустого гнезда: как отпустить детей родителям-одиночкам

Когда повзрослевшие дети покидают дом, жизнь родителей резко меняется

Psychologies
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
Нефти ничто не поможет: куда заведет экономику падение цен на углеводороды Нефти ничто не поможет: куда заведет экономику падение цен на углеводороды

Цены на нефть в обозримой перспективе останутся низкими

Forbes
Самоизоляция: создаем условия для изменений к лучшему Самоизоляция: создаем условия для изменений к лучшему

Как лучше адаптироваться к непростому периоду самоизоляции

Psychologies
Взлететь над водой: яхты на подводных крыльях Взлететь над водой: яхты на подводных крыльях

Добиться под парусом сумасшедших скоростей

Популярная механика
Прогулки по пляжу оказались угрозой для животных Прогулки по пляжу оказались угрозой для животных

Найдены новые неизвестные науке микроскопические животные

Популярная механика
26 способов облегчить уборку 26 способов облегчить уборку

Маленькие хитрости, которые помогают сэкономить время для более интересных дел!

Домашний Очаг
В какие видеоигры рубиться в самоизоляции В какие видеоигры рубиться в самоизоляции

Начните играть в видеоигры, даже если раньше вы этого никогда не делали

GQ
Посягнули на святое: что делать, если вам сокращают зарплату во время пандемии Посягнули на святое: что делать, если вам сокращают зарплату во время пандемии

Как вести себя, если руководство объявило, что ваш доход придется сократить

Forbes
На свой страх и риск На свой страх и риск

Рассказываем, какие полисы могут пригодиться тебе в поездке

Cosmopolitan
Возраст смелости Возраст смелости

Возраст больше не помеха, чтобы освоить новую профессию и вступить в отношения

Домашний Очаг
Что делать, если во время карантина ты узнал об измене (а вы живете вместе) Что делать, если во время карантина ты узнал об измене (а вы живете вместе)

Узнавать об обмане близкого человека всегда больно

Playboy
Дюссельдорфский вампир: кровавая история серийного убийцы из Германии Дюссельдорфский вампир: кровавая история серийного убийцы из Германии

Он родился в 1883 году в маленьком городке и стал одним из самых жутких убийц

Cosmopolitan
Александр Абдулов и Ирина Алферова: судьба самой красивой пары СССР Александр Абдулов и Ирина Алферова: судьба самой красивой пары СССР

Когда-то все мечтали о таких же отношениях, как у них

Cosmopolitan
Открыть в приложении