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

Сахароспирт пригласил листоядных гусениц полакомиться грибами Сахароспирт пригласил листоядных гусениц полакомиться грибами

В листьях, пораженных ржавчинными грибами, оказалось больше соединений азота

N+1
Кто такая Ким Ё Чжон? 10 фактов о сестре северокорейского диктатора и «пиар-королеве Пхеньяна» Кто такая Ким Ё Чжон? 10 фактов о сестре северокорейского диктатора и «пиар-королеве Пхеньяна»

Мы собрали 10 интересных фактов о Ким Ё Чжон

СНОБ
Право на обиду: почему ты никого не обязана прощать Право на обиду: почему ты никого не обязана прощать

Что за воду возят на обиженных?

Cosmopolitan
«Твиттер, как передозировка, может пошатнуть ваше психическое здоровье» «Твиттер, как передозировка, может пошатнуть ваше психическое здоровье»

Пора разобраться, кто тут главный: вы или ваш смартфон

GQ
Родите – пройдёт: как и почему женщин отказываются лечить Родите – пройдёт: как и почему женщин отказываются лечить

Женщины вовремя обращаются к врачам, но все равно позже получают верный диагноз

Cosmopolitan
Поле битвы — Facebook Поле битвы — Facebook

Как громить диванные войска?

GQ
Smart ЗОЖ: Мой путь к здоровью Smart ЗОЖ: Мой путь к здоровью

Алёна Мурлаева рассказывает свою историю болезни и создания системы питания

Домашний Очаг
Эффект 14 популярных диет не продержался больше года Эффект 14 популярных диет не продержался больше года

Какая из существующих диет эффективнее всего?

N+1
Большие носовые пазухи обрекли пещерных медведей на веганскую смерть Большие носовые пазухи обрекли пещерных медведей на веганскую смерть

Вероятно, причиной гибели пещерных медведей послужили крупные носовые пазухи

N+1
Последствия войны Последствия войны

Ответы на вопросы о последствиях Второй мировой войны

Дилетант
11 лучших фантастических фильмов, которые ты мог пропустить в первой половине 2020 11 лучших фантастических фильмов, которые ты мог пропустить в первой половине 2020

Новинки кино из народных жанров — хорроры, сай-фай, фэнтези

Maxim
Илана: «Волшебных пилюль для похудения не бывает!» Илана: «Волшебных пилюль для похудения не бывает!»

Глядя на красавиц «из телевизора», мы думаем, что им всё дано от рождения

Худеем правильно
Письма из холлерной Москвы 1830-го: эпидемия глазами очевидца Письма из холлерной Москвы 1830-го: эпидемия глазами очевидца

Переписка братьев, которую они вели в «холерные месяцы» 1830-го года

Maxim
Домашняя работа Домашняя работа

Алексей Воробьёв рассказал, как он переживает пандемию в Америке

OK!
«Это иллюзия, что доставка может спасти»: почему рестораны в кризис полностью останавливают работу «Это иллюзия, что доставка может спасти»: почему рестораны в кризис полностью останавливают работу

Владельцы ресторанов и других заведений рассказали, как переживают «заморозку»

VC.RU
Психотерапевты, культурологи и антропологи о том, как пережить самоизоляцию и что нас ждет после нее Психотерапевты, культурологи и антропологи о том, как пережить самоизоляцию и что нас ждет после нее

Как облегчить себе жизнь в режиме самоизоляции?

Forbes
Как сохранять спокойствие, когда у ребенка истерика Как сохранять спокойствие, когда у ребенка истерика

Истерики — нормальное явление на ранних стадиях развития ребенка

Psychologies
Они хотели обогнать СССР и США: космическая программа Замбии Они хотели обогнать СССР и США: космическая программа Замбии

Бедная африканская страна пообещала высадиться на Луне раньше СССР и США

Популярная механика
Что будет с современным искусством после пандемии Что будет с современным искусством после пандемии

Как изменятся цены на искусство и что делать арт-дилерам?

СНОБ
Лариса Гузеева рассказала, как ей разрешили «гулять по буфетам» Первого канала Лариса Гузеева рассказала, как ей разрешили «гулять по буфетам» Первого канала

Первый канал отмечает юбилей: 25 лет в эфире

Cosmopolitan
Как новенькая! Как новенькая!

Простые способы, которые запустят процесс очищения и омоложения организма

Лиза
Как Елизавета II обращалась к подданным — и какие наряды выбирала: разбираем все 5 внеплановых обращений к нации Как Елизавета II обращалась к подданным — и какие наряды выбирала: разбираем все 5 внеплановых обращений к нации

Елизавета II выступала с внеплановым обращением к нации всего пять раз

Esquire
11 привычек, которые разрушают наш позвоночник 11 привычек, которые разрушают наш позвоночник

Проверьте, нет ли этих привычек в вашем арсенале?

Cosmopolitan
Робот с ИИ научит детей эмоциям и поможет в социализации Робот с ИИ научит детей эмоциям и поможет в социализации

Как современные технологии помогают в области педагогики

Популярная механика
«Полный хаос». Автор «И повсюду тлеют пожары» Селеста Инг — об эпидемии и сериале с Риз Уизерспун «Полный хаос». Автор «И повсюду тлеют пожары» Селеста Инг — об эпидемии и сериале с Риз Уизерспун

Писательница Селеста Инг об экранизации своей книги и дебюте в кино

Forbes
Госпиталь на карантине Госпиталь на карантине

Зачем сносить и заново строить инфекционные лечебницы

Forbes
7 смешных медицинских открытий: герои Шнобелевской премии 7 смешных медицинских открытий: герои Шнобелевской премии

Открытия, которые сначала заставляют засмеяться, а потом — задуматься

Популярная механика
Не переплачивай! 10 готовых блюд, которые пора перестать покупать Не переплачивай! 10 готовых блюд, которые пора перестать покупать

Иногда нет времени на готовку, и мы покупаем готовые блюда в магазине

Cosmopolitan
Готовьтесь к рецессии не менее года: как среднему и малому бизнесу выжить в условиях пандемии Готовьтесь к рецессии не менее года: как среднему и малому бизнесу выжить в условиях пандемии

Сейчас все зависит от способности не паниковать и не расслабляться

Forbes
«Я вовремя окэшился»: Сергей Шнуров о бизнесе, пандемии и мерах правительства «Я вовремя окэшился»: Сергей Шнуров о бизнесе, пандемии и мерах правительства

Сергей Шнуров о политической деятельности, бизнесе и мерах по спасению экономики

Forbes
Открыть в приложении