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

Тяжелый легкий бег Тяжелый легкий бег

Как работает организм на марафонских дистанциях

Популярная механика
Не только платье Меган Маркл: чем запомнится работа дизайнера Клэр Уэйт Келлер в модном доме Givenchy Не только платье Меган Маркл: чем запомнится работа дизайнера Клэр Уэйт Келлер в модном доме Givenchy

Значимые заслуги дизайнера Клэр Уэйт Келлер

Esquire
«Мы одна семья». Как распознать манипуляции руководства и что с ними делать «Мы одна семья». Как распознать манипуляции руководства и что с ними делать

Даже в кризис не все средства достижения бизнес-целей хороши

Forbes
Пересадка стволовых клеток от одного стерильного самца другому восстановила фертильность мышей Пересадка стволовых клеток от одного стерильного самца другому восстановила фертильность мышей

Восстановление фертильности произошло в результате изменения баланса клаудинов

N+1
YouTube-блогер — о мотивации к благотворительности, соцсетях и космосе YouTube-блогер — о мотивации к благотворительности, соцсетях и космосе

Руслан Усачев — о том, нужно ли мотивировать людей на помощь друг другу

РБК
Забытая трагедия ленинградского троллейбуса №2 Забытая трагедия ленинградского троллейбуса №2

Маршрут повышенной опасности

Maxim
Обвал на 30-50%: что останется от российского авторынка к концу года Обвал на 30-50%: что останется от российского авторынка к концу года

PwC прогнозирует сокращение продаж новых легковых автомобилей в России

Forbes
Все скандалы карантина: Все скандалы карантина:

Самые серьезные звездные войны, затеянные во время самоизоляции

Cosmopolitan
Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф Трагедия Эйнштейна, или Счастливый Сизиф

Очерк четвёртый: «Стремление к истине ценнее обладания ею»

Наука и жизнь
Вся правда о чип-тюнинге: риски, нюансы и таблица мощности Вся правда о чип-тюнинге: риски, нюансы и таблица мощности

Увеличение мощности двигателя может обернуться рядом проблем

РБК
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
Займитесь уборкой, пока у вас есть на это время Займитесь уборкой, пока у вас есть на это время

Неплохо вспомнить, где лежат моющие средства и швабра, и пустить их в ход

GQ
Мир, который встретит нас после карантина, мы все сейчас строим сами Мир, который встретит нас после карантина, мы все сейчас строим сами

Философия внутреннего карантина может повлечь за собой определенные последствия

Psychologies
Эмме Уотсон - 30! Интересные подробности о жизни актрисы, сыгравшей Гермиону Эмме Уотсон - 30! Интересные подробности о жизни актрисы, сыгравшей Гермиону

Вспоминаем самые интересные события из жизни Эммы Уотсон

Cosmopolitan
Правила жизни Вивьен Вествуд Правила жизни Вивьен Вествуд

Дизайнер, Лондон, 79 лет

Esquire
Критический реализм Критический реализм

На Крите можно купаться и загорать с мая по октябрь

Cosmopolitan
Знакомьтесь, Эдвард Кратчли – дизайнер, исследователь, путешественник Знакомьтесь, Эдвард Кратчли – дизайнер, исследователь, путешественник

Его коллекции называют новым образчиком современной мужской роскоши

GQ
Из минёров в танкисты: боевой путь слесаря Егорова Из минёров в танкисты: боевой путь слесаря Егорова

Рассказы о войне: история службы слесаря Егорова

Популярная механика
Nissan X-Trail — 2021: каким будет новое поколение Nissan X-Trail — 2021: каким будет новое поколение

Разбираем особенности будущего Nissan X-Trail

РБК
Пищевой наркотик: так ли опасен главный усилитель вкуса E621 Пищевой наркотик: так ли опасен главный усилитель вкуса E621

Трудно найти вещество, более страшное в глазах потребителя, чем глутамат натрия

Популярная механика
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
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
От мамонта до вертолетов ВВС США: что может поднять Ми-26 От мамонта до вертолетов ВВС США: что может поднять Ми-26

Самый большой вертолет в мире из ныне существующих был построен в нашей стране

Популярная механика
Цивилизация Цивилизация

Они одними из первых освоили инженерию, завели армию, монархию и дипломатию

Вокруг света
9 ключевых правил макияжа, о которых нельзя забывать женщине старше 40 лет 9 ключевых правил макияжа, о которых нельзя забывать женщине старше 40 лет

Соблюдайте эти правила макияжа, чтобы создать легкий и освежающий образ

Cosmopolitan
От робота до утюга: 5 самых странных высотных здания мира От робота до утюга: 5 самых странных высотных здания мира

Что будет, если к Останкинской башне прикрутить пару высотных зданий

Популярная механика
Почему СУ-76 называли братской могилой Почему СУ-76 называли братской могилой

Несколько слов в защиту советской самоходки СУ-76

Maxim
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
Любовь до гроба: последние возлюбленные жестоко убитых политиков – кто они Любовь до гроба: последние возлюбленные жестоко убитых политиков – кто они

После громких убийств политиков, удар на себя принимали их жены и подруги

Cosmopolitan
Внутреннее ухо рассказало об уходе крокодиломорфов в воду Внутреннее ухо рассказало об уходе крокодиломорфов в воду

Он происходил не так, как у китообразных

N+1
Открыть в приложении