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

Ученые создали квантовые точки, расстреляв графен потоком ионов Ученые создали квантовые точки, расстреляв графен потоком ионов

Графеновые островки (квантовые точки) сверхмалого размера

Популярная механика
10 редких пород собак, о которых вы не знали 10 редких пород собак, о которых вы не знали

Ищете нового друга экзотической породы?

Cosmopolitan
10 редчайших моделей АвтоВАЗа 10 редчайших моделей АвтоВАЗа

Об этих моделях АвтоВАЗа вы могли даже и не знать

Популярная механика
Карина-вирус! Карина-вирус!

В это тревожное время героиней обложки стала главная медсестра страны

Maxim
Сериал «Фрейд» на Netflix: убийства, кокаин и гипноз Сериал «Фрейд» на Netflix: убийства, кокаин и гипноз

Почему мистический детектив «Фрейд» стоит посмотреть

GQ
Снайпер дома Павлова: документальные кадры, как Анатолий Чехов убивает своего 40-го фашиста Снайпер дома Павлова: документальные кадры, как Анатолий Чехов убивает своего 40-го фашиста

История дома Павлова

Maxim
Те же грабли: чем 2020-й будет напоминать начало 1990-х Те же грабли: чем 2020-й будет напоминать начало 1990-х

С такой ситуацией экономика РФ имела дело лишь в 1992-м

Forbes
Матильда Шнурова — о правильном питании и ценах на ЗОЖ-меню Матильда Шнурова — о правильном питании и ценах на ЗОЖ-меню

Матильда Шнурова о своем новом проекте, ЗОЖ-питании и гендерной принадлежности

РБК
Верхом на танкере: зачем матерые лоцманы играют в кораблики Верхом на танкере: зачем матерые лоцманы играют в кораблики

Профессионализм моряков может вызывать восхищение, но как они его нарабатывают?

Популярная механика
Не забывайте о приютах в период пандемии Не забывайте о приютах в период пандемии

Не можете пригласить к себе друга – приютите его

GQ
Разведка и спецоперации Разведка и спецоперации

Первая часть ответов на вопросы о подготовке спецопераций Второй мировой войны

Дилетант
Совсем один в самоизоляции? 8 способов не чувствовать себя несчастным Совсем один в самоизоляции? 8 способов не чувствовать себя несчастным

Необходимое руководство на время карантина

Playboy
«Думаем, как заработать, а потом — о вирусе». Что будет с такси «Думаем, как заработать, а потом — о вирусе». Что будет с такси

Электронные пропуска и новые запреты — как работают правила для такси

РБК
Евгений Чебатков: «Тот стендап, на который я ориентируюсь, — это не гламурный стендап для высшего света» Евгений Чебатков: «Тот стендап, на который я ориентируюсь, — это не гламурный стендап для высшего света»

Евгений Чебатков: Как из сотрудника рекламного агентства попасть на ТНТ

Esquire
При свете табака При свете табака

В России создали биолюминесцентные растения для науки — и красоты

N+1
Мари Кондо покажет, как правильно обустроить домашний офис (и разобраться с рабочей перепиской) Мари Кондо покажет, как правильно обустроить домашний офис (и разобраться с рабочей перепиской)

Гуру по наведению порядка дома выпустила новую книгу

GQ
Лет ми спик фром май харт! Лет ми спик фром май харт!

Интервью с Екатериной Смольниковой о ее коллекции и духовных поисках

Собака.ru
Мотоцикл BMW R18 – баварская ностальгия на экспорт Мотоцикл BMW R18 – баварская ностальгия на экспорт

Немцы очень хотят покорить американский рынок, но пока вряд ли преуспеют в этом

GQ
Онлайн не спасет: почему после пандемии фитнес-индустрию придется строить заново Онлайн не спасет: почему после пандемии фитнес-индустрию придется строить заново

Российская фитнес-индустрия пытается пережить карантин

Forbes

Актриса Эмбер Херд скандально известна как бывшая жена Джонни Деппа

Cosmopolitan
Ты мой кумир! Ты мой кумир!

Вспоминаем, от кого мы сходили с ума в 1990-х годах

Лиза
Что стало с Меган Фокс? Как живет и выглядит секс-символ прошлого десятилетия Что стало с Меган Фокс? Как живет и выглядит секс-символ прошлого десятилетия

Чем сегодня занимается и как выглядит звезда прошлого десятилетия Меган Фокс

Cosmopolitan
Поля морей Поля морей

Новые технологии сельского хозяйства: фермы в океане

Популярная механика
Ешь, делись, береги Ешь, делись, береги

Как сделать питание полезным не только для желудка, но и для окружающей среды

Psychologies
Три способа купить счастье — за деньги и без Три способа купить счастье — за деньги и без

Как правильно распорядиться деньгами, чтобы почувствовать себя лучше?

Psychologies
Эпоха перестройки Эпоха перестройки

Перемены пугают многих. Но наши героини – девушки смелые

Cosmopolitan
Максимум возможностей, минимум ресурсов: как чему-то научиться на карантине Максимум возможностей, минимум ресурсов: как чему-то научиться на карантине

«Отличное время — карантин! — несколько недель назад бодрились оптимисты

Psychologies
Награда для героини Награда для героини

В поддержке и признании нуждаются все женщины

Robb Report
Порт, контейнер и гандбол Порт, контейнер и гандбол

Сергей Шишкарев выращивает национального транспортного чемпиона

Forbes
«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
Открыть в приложении