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

Как привести дела в порядок Как привести дела в порядок

Искусство продуктивности без стресса

kiozk originals
Как «черная смерть» возродила Европу Как «черная смерть» возродила Европу

Как пандемия чумы повлияла на жизнь общества в Средние века

GQ
Круговая осада. Четыре экстренные задачи правительства Мишустина Круговая осада. Четыре экстренные задачи правительства Мишустина

Последствиями пандемии могут стать безработица, банкротства и экономический спад

Forbes
Карина-вирус! Карина-вирус!

В это тревожное время героиней обложки стала главная медсестра страны

Maxim
Облегчить, нельзя вылечить Облегчить, нельзя вылечить

Рассказываем об эффективности (и бесполезности) плацебо

N+1
Опасная игра Степана Вареникова. 10 детективных загадок Опасная игра Степана Вареникова. 10 детективных загадок

Криминальные задачи

Maxim
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
Летучие мыши ни при чем: в Китае нашли нулевую пациентку, с которой началась эпидемия Летучие мыши ни при чем: в Китае нашли нулевую пациентку, с которой началась эпидемия

Расследование пути передачи инфекции в Китае привело к женщине

Домашний Очаг
Изменить сценарий Изменить сценарий

Что такое семейные и родовые сценарии?

Домашний Очаг
На погоду кости ломит: как метеозависимость влияет на самочувствие На погоду кости ломит: как метеозависимость влияет на самочувствие

Многие страдают от заболеваний, обостряющихся при перемене погоды

Cosmopolitan
26 способов облегчить уборку 26 способов облегчить уборку

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

Домашний Очаг
Турецкий марш Турецкий марш

Военная мощь Турции неожиданно оказалась предметом большого интереса

Популярная механика
Валентина Панина. На чемоданах Валентина Панина. На чемоданах

Валентина Панина на подмостках уже пятьдесят два года

Караван историй
Словения: Любовь с первого взгляда Словения: Любовь с первого взгляда

Маленькая страна, которая вместила в себя так много сокровищ!

Домашний Очаг
Суборбитальный телескоп разглядел тонкие нити плазмы в корональных петлях Солнца Суборбитальный телескоп разглядел тонкие нити плазмы в корональных петлях Солнца

Изображения с высоким разрешением сделал суборбитальный телескоп NASA Hi-C

N+1
Еда как искусство: что готовили и любили есть художники Еда как искусство: что готовили и любили есть художники

Незаурядные люди даже к приготовлению еды подходят креативно

GQ
Границы открыты! Границы открыты!

Какие профессии будут востребованы в будущем

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

Его коллекции называют новым образчиком современной мужской роскоши

GQ
Ешь, делись, береги Ешь, делись, береги

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

Psychologies
Забудьте про жизнь на 26 000 рублей в месяц: каким будет новый застой после пандемии Забудьте про жизнь на 26 000 рублей в месяц: каким будет новый застой после пандемии

Режим самоизоляции придает нынешнему кризису новые черты

Forbes
Не надо красить тонущий корабль. 10 советов хорошему менеджеру Не надо красить тонущий корабль. 10 советов хорошему менеджеру

Отрывок из книги «В главных ролях» Татьяны Рунге об управлении сотрудниками

Forbes
«Государство — богатый родитель, но очень плохой». Президент фонда «Волонтеры в помощь детям-сиротам» о детских домах в России «Государство — богатый родитель, но очень плохой». Президент фонда «Волонтеры в помощь детям-сиротам» о детских домах в России

Президент благотворительного фонда о несовершенстве системы поддержки семьи

Forbes
Назад к пустым прилавкам: чем опасна инициатива «Единой России» ввести госрегулирование цен Назад к пустым прилавкам: чем опасна инициатива «Единой России» ввести госрегулирование цен

Депутаты «Единой России» предложили ввести госрегулирование цен на продукты

Forbes
Новые луддиты Новые луддиты

Некоторые сотрудники западных компаний протестуют против автоматизации труда

РБК
Приготовь Тельцу поесть, а Козерогу — ванну: как облегчить изоляцию близким Приготовь Тельцу поесть, а Козерогу — ванну: как облегчить изоляцию близким

Как облегчить тяготы самоизоляции?

Cosmopolitan
Экосистема трупа: как живет тело сразу после смерти Экосистема трупа: как живет тело сразу после смерти

Как бы жутко это не прозвучало, но после смерти тело продолжает жить

Популярная механика
Машины-ликвидаторы. Техника, которая боролась в Чернобыле Машины-ликвидаторы. Техника, которая боролась в Чернобыле

Машины, которые боролись с распространением радиации после аварии на ЧАЭС

РБК
Три пути стать прибыльными для Uber и Lyft Три пути стать прибыльными для Uber и Lyft

И почему увеличение цен или снижение выплат водителям не помогут агрегаторам

VC.RU
История джемпера: от формы легкоатлетов и символа студенчества до одежды для любых домашних дел История джемпера: от формы легкоатлетов и символа студенчества до одежды для любых домашних дел

Рассматриваем в деталях классический предмет гардероба, выясняем его особенности

Esquire
Как сделать виртуальный макияж и где найти редкий аромат Как сделать виртуальный макияж и где найти редкий аромат

Все самое интересное из мира красоты в этом материале

РБК
Открыть в приложении