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

Физики наладили 30-метровую линию квантовой связи в турбулентных потоках воды Физики наладили 30-метровую линию квантовой связи в турбулентных потоках воды

По оценке физиков максимум распространения информации под водой - 80 метров

N+1
Диабет, рак и ВИЧ. С каким диагнозом живут знаменитости? Диабет, рак и ВИЧ. С каким диагнозом живут знаменитости?

Многие знаменитости в течение долгих лет живут с серьёзными заболеваниями

Cosmopolitan
Эволюция генов метаболизма у гигантских вирусов произошла независимо от клеток-хозяев Эволюция генов метаболизма у гигантских вирусов произошла независимо от клеток-хозяев

501 новый геном крупных ядерно-цитоплазматических ДНК-содержащих вирусов

N+1
Не только мясо: 8 продуктов для роста мышц Не только мясо: 8 продуктов для роста мышц

Список легкоусваиваемых продуктов для роста мышечных клеток

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
Великий русский: что на самом деле изобрел Кулибин Великий русский: что на самом деле изобрел Кулибин

Что придумал и построил наш знаменитый соотечественник Иван Петрович Кулибин

Популярная механика
Женщина, которая поет Женщина, которая поет

Защитница океанов, актриса, мать и лицо культового аромата — Марион Котийяр

Vogue
Вы это серьезно? Как Центробанку убедить рынок в своих намерениях Вы это серьезно? Как Центробанку убедить рынок в своих намерениях

Почему рынок не верит в готовность Банка России снижать ставки

Forbes
Филолог — в жизни, бандит — на экране. Тайны личной жизни Анатолия Журавлева Филолог — в жизни, бандит — на экране. Тайны личной жизни Анатолия Журавлева

Анатолий Журавлев обожает искусство и даже имеет специальность филолога

Cosmopolitan
Приснился будущий сын - удивительная судьба Натальи Белохвостиковой Приснился будущий сын - удивительная судьба Натальи Белохвостиковой

Её благородную красоту зрители впервые увидели на экране в картине «У озера»

Cosmopolitan
Что такое альфа-гал и с чем его (не) едят Что такое альфа-гал и с чем его (не) едят

Укус клеща — неприятное событие, которое может стать для кого-то судьбоносным

Наука и жизнь
Терпеть или уйти? Как быть, если мужчина не дает развиваться Терпеть или уйти? Как быть, если мужчина не дает развиваться

Что делать, если мужчина не поддерживает ваше желание развиваться?

Psychologies
Гены выживших видов не дали достоверной информации о вымираниях прошлого Гены выживших видов не дали достоверной информации о вымираниях прошлого

Способ определять скорость появления новых видов и вымирания старых

N+1
Как реагируют на обратную связь люди разных полов Как реагируют на обратную связь люди разных полов

Эффективная работа компании невозможна без обратной связи сотрудников

СНОБ
Ноев ковчег ХХ века: в чем секрет успеха «Титаника» Джеймса Кэмерона? Ноев ковчег ХХ века: в чем секрет успеха «Титаника» Джеймса Кэмерона?

Каким получился фильм «Титаника» и в чем секрет успеха картины

Esquire
Сто лучших книг для детей до 7 лет Сто лучших книг для детей до 7 лет

Списки художественных детских книг для разного возраста

Cosmopolitan
Утихомирили зверя: звёздные красотки, которые приручили бабников и бунтарей Утихомирили зверя: звёздные красотки, которые приручили бабников и бунтарей

Героини нашего материала смогли изменить своих мужчин

Cosmopolitan
Нашим от ваших: как в СССР копировали капиталистический автопром Нашим от ваших: как в СССР копировали капиталистический автопром

Автопром в Советском Союзе всегда был как хромая лошадь

Популярная механика
Спустить с небес: 7 вещей, с которыми каблуки смотрятся нелепо — не делай так Спустить с небес: 7 вещей, с которыми каблуки смотрятся нелепо — не делай так

Гардероб современной женщины сложно представить без обуви на высоком каблуке

Cosmopolitan
Секрет запястных желез кошачьих лемуров оказался с феромонами Секрет запястных желез кошачьих лемуров оказался с феромонами

Ученые обнаружили три альдегида, которые привлекают самок кошачьих лемуров

N+1
Имитация науки Хьюнко Ли Имитация науки Хьюнко Ли

Корейскому художнику Хьюнко Ли отчаянно хочется быть хоть кем-нибудь, кроме себя

Популярная механика
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
«Наперегонки с эпидемией. Антибиотики против супербактерий» «Наперегонки с эпидемией. Антибиотики против супербактерий»

Отрывок из книги Мэтта Маккарти: случай пациентки с острым лейкозом

N+1
Русские станут немножко китайцами. Как и когда страна будет выходить из карантина Русские станут немножко китайцами. Как и когда страна будет выходить из карантина

Каким станет этот «выход из самоизоляции» в нашей стране

СНОБ
9 идей, чтобы уцелеть в самоизоляции 9 идей, чтобы уцелеть в самоизоляции

Как уменьшить страдание из-за разорванных социальных связей

Psychologies
Самый крупный кратер Аррокота рассказал о его ударном прошлом Самый крупный кратер Аррокота рассказал о его ударном прошлом

Транснептуновые двойные системы прочнее, чем кажется на первый взгляд

N+1
«Секретное оружие»: почему Мексика стала самой влиятельной страной в нефтяной сделке «Секретное оружие»: почему Мексика стала самой влиятельной страной в нефтяной сделке

Новая сделка экспортеров нефти из ОПЕК+ оказалась на волоске из-за Мексики

Forbes
10 реалистичных правил «зеленой жизни» 10 реалистичных правил «зеленой жизни»

Натали Фи предлагает несколько способов жить в согласии с окружающей средой

Psychologies
Гид по бритью головы под ноль (даже в этом деле не все так просто) Гид по бритью головы под ноль (даже в этом деле не все так просто)

Как появилась традиция избавляться от всех волос на голове?

GQ
4 драгоценных камня, которые дадут фору бриллиантам 4 драгоценных камня, которые дадут фору бриллиантам

Эти минералы могут подвинуть бриллианты с поста лучших друзей девушек

Maxim
Открыть в приложении