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

Крепче стали под прессом Крепче стали под прессом

Мы обратились к Павлу Деревянко для срочной подзарядки оптимизмом

Men’s Health
Каково это — проводить карантин в серферской деревне в Марокко Каково это — проводить карантин в серферской деревне в Марокко

О своей самоизоляции рассказал контрибьютор Егор Лапшов

Esquire
Дарья Мельникова: «Я мечтаю обрести равновесие» Дарья Мельникова: «Я мечтаю обрести равновесие»

Придумщица и бунтарка, мама двух сыновей, жена и актриса

Psychologies
Как перестать осуждать тех, чья реакция на карантин отличается от нашей Как перестать осуждать тех, чья реакция на карантин отличается от нашей

Любовь откроет в нас новые силы и ресурсы, чтобы пережить карантин

Psychologies
6 фильмов, основанных на реальных событиях 6 фильмов, основанных на реальных событиях

Жизнь — гораздо интереснее кино: все самые лучшие сюжеты взяты из реальности

Популярная механика
История шрифта Comic Sans, который любят обычные люди и ненавидят дизайнеры История шрифта Comic Sans, который любят обычные люди и ненавидят дизайнеры

Винсент Коннер рассказал, как 20 лет назад случайно придумал шрифт Comis Sans

Esquire
Кочевник последней надежды. Почему президент вспомнил о печенегах Кочевник последней надежды. Почему президент вспомнил о печенегах

Кажется, наш президент не понимает, о чем ему говорить

СНОБ
10 фильмов о приближающемся Конце света 10 фильмов о приближающемся Конце света

Хватит смотреть в окно и читать новостные сводки

Maxim
Ровные, белые, свои Ровные, белые, свои

Зубы — конечно, самая крепкая кость в нашем организме, но иногда ломаются и они

Добрые советы
В почете у короны: какое кино обожают члены королевской семьи В почете у короны: какое кино обожают члены королевской семьи

Что «включают» Елизавета II и ее семья в свободное время

Cosmopolitan
День сурка. Правила выживания на карантине от инвестора Дмитрия Волкова День сурка. Правила выживания на карантине от инвестора Дмитрия Волкова

Нынешняя эпидемия не знает классовых различий — сидят на карантине и болеют все

Forbes
Пить или не пить? Вопрос дня Пить или не пить? Вопрос дня

Продажи алкоголя в России значительно выросли в период самоизоляции

СНОБ
Мой бедненький: 7 ловушек отношений с мужчиной, который зарабатывает меньше тебя Мой бедненький: 7 ловушек отношений с мужчиной, который зарабатывает меньше тебя

Женщина намного успешнее своего мужчины: к чему нужно быть готовой

Cosmopolitan
Не ждали! 8 актрис, которые неожиданно пошли по стопам знаменитой мамы Не ждали! 8 актрис, которые неожиданно пошли по стопам знаменитой мамы

Знаменитые и талантливые дочери, которые продолжили актёрскую династию

Cosmopolitan
Онлайн-кинопремьеры: фантастический триллер «Спутник» и драма «Фея» с Константином Хабенским Онлайн-кинопремьеры: фантастический триллер «Спутник» и драма «Фея» с Константином Хабенским

О фантастическом триллере «Спутник» и лирической драме «Фея»

Forbes
«Мария-Антуанетта из Tesla»: Илон Маск может получить самую большую зарплату в жизни в разгар кризиса «Мария-Антуанетта из Tesla»: Илон Маск может получить самую большую зарплату в жизни в разгар кризиса

Илон Маск может получить свое самое большое в жизни вознаграждение

Forbes
«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
Страстная неделя Страстная неделя

Половина гостей Недель моды взбунтовалась против самого факта их существования

Vogue
Пристегните ремни: на фондовом рынке начинается самое незабываемое приключение с 1930-х годов Пристегните ремни: на фондовом рынке начинается самое незабываемое приключение с 1930-х годов

Мировая экономика взяла курс на высокую инфляцию

Forbes
«В ваши-то годы!»: почему пора объявить войну эйджизму «В ваши-то годы!»: почему пора объявить войну эйджизму

Призываем сопротивляться эйджизму

Psychologies
Лицо как медиум: 10 художников, которые создают маски Лицо как медиум: 10 художников, которые создают маски

Маски и по сей день вдохновляют художников, дизайнеров и скульпторов

Esquire
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
После измен и скандалов: звезды, которые сохранили теплые отношения с бывшими После измен и скандалов: звезды, которые сохранили теплые отношения с бывшими

Расставаться красиво – это целое искусство

Cosmopolitan
На что обращают внимание миллениалы при выборе работы На что обращают внимание миллениалы при выборе работы

С молодыми специалистами сегодня можно достичь серьезных успехов

СНОБ
Что на самом деле случилось 18 апреля 1930 года Что на самом деле случилось 18 апреля 1930 года

Новости «дня без новостей»

Weekend
Обманчивая прозрачность ЦБ: почему регулятор может действовать без оглядки на формулы Обманчивая прозрачность ЦБ: почему регулятор может действовать без оглядки на формулы

Уровень «нейтральной ставки» не накладывает ограничений на действия Центробанка

Forbes
«Валите отсюда». Как москвичи превратились в «понаехавших» «Валите отсюда». Как москвичи превратились в «понаехавших»

«Чумные времена» столетиями оказывают один и тот же эффект

СНОБ
Как сделать санитайзер для рук в домашних условиях: простые рецепты Как сделать санитайзер для рук в домашних условиях: простые рецепты

Если сложно купить готовый санитайзер, приготовьте его самостоятельно!

Cosmopolitan
Кораллы начали гибнуть уже в середине XX века Кораллы начали гибнуть уже в середине XX века

В 50-е годы уже наблюдалось снижение численности кораллов в Карибском море

N+1
Навстречу мечте Навстречу мечте

Интервью с Еленой Лысенко-Салтыковой – первой в России женщиной-машинистом

Cosmopolitan
Открыть в приложении