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

Тайные линии: что скрывает наша кожа Тайные линии: что скрывает наша кожа

Человеческая кожа скрывает сложные узоры линий, о которых вы вряд ли подозревали

Популярная механика
Правительства нескольких стран запретили использовать Zoom. Что с ним не так? Правительства нескольких стран запретили использовать Zoom. Что с ним не так?

Команда разработчиков Zoom оказалась не готова к такой пользовательской базе

Maxim
Сбежать из реальности и обрести мир: визуализация и управление эмоциями Сбежать из реальности и обрести мир: визуализация и управление эмоциями

Воображение отнесет нас, куда пожелаем и к кому захотим

Psychologies
Жизнь в черно-белых тонах Жизнь в черно-белых тонах

Почему гений футбола Эдуард Стрельцов столкнулся с советским обвинением

GQ
Египетская сила отрицания. Как россияне добиваются признания крушения лайнера А321 над Синаем терактом Египетская сила отрицания. Как россияне добиваются признания крушения лайнера А321 над Синаем терактом

С момента крушения самолета прошло пять лет, а дело так и не закрыто

СНОБ
Хезер Моррис: Дорога из Освенцима Хезер Моррис: Дорога из Освенцима

«Сноб» публикует первую главу романа Хезер Моррис «Дорога из Освенцима»

СНОБ
Солнце мое Солнце мое

Рассказываем, как защитить себя от UV-излучения

Добрые советы
Диванный эксперт Диванный эксперт

Худейте, лёжа на диване

Худеем правильно
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
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
Вы не пожалеете, если посмотрите фильм «Эмма» по роману Джейн Остин Вы не пожалеете, если посмотрите фильм «Эмма» по роману Джейн Остин

У Эммы Вудхауз – молодой и тщеславной аристократки – есть одна большая страсть

GQ
Богатейшие женщины мира — 2020. Рейтинг Forbes Богатейшие женщины мира — 2020. Рейтинг Forbes

Список богатейших женщин мира — 2020 возглавила наследница бизнес-империи Walmar

Forbes
Гараж-сейл: первая «буржуазная» галерея Петербурга Marina Gisich Gallery идет в андеграунд Гараж-сейл: первая «буржуазная» галерея Петербурга Marina Gisich Gallery идет в андеграунд

За 20 лет в галерейном деле Марина Гисич «обросла жирком» и дает дорогу молодым

Собака.ru
Что такое кэшбэк простыми словами: как им пользоваться и как это работает Что такое кэшбэк простыми словами: как им пользоваться и как это работает

Бонусы, которые пора начать юзать

Playboy
Карантинная апатия: почему тебе ничего не хочется делать и ни на что нет сил Карантинная апатия: почему тебе ничего не хочется делать и ни на что нет сил

Не спеши стыдить себя за лень и собирать волю в кулак – возможно, у тебя апатия

Cosmopolitan
Верхом на танкере: зачем матерые лоцманы играют в кораблики Верхом на танкере: зачем матерые лоцманы играют в кораблики

Профессионализм моряков может вызывать восхищение, но как они его нарабатывают?

Популярная механика
Как выглядят штрафы за езду без пропуска. Фото постановлений Как выглядят штрафы за езду без пропуска. Фото постановлений

Автомобилисты о первых штрафах в 5000 рублей за нарушение режима самоизоляции

РБК
Пять поколений парфюмеров Пять поколений парфюмеров

Пьер-Франсуа-Паскаля Герлена успеха добился сам

Караван историй
Штучные времена. О том, как министр Силуанов выживает на карантине Штучные времена. О том, как министр Силуанов выживает на карантине

Россия соединяет в себе жестокость полицейского режима и традиционный беспорядок

СНОБ
Антикризисный план: как спасать гостиницу Антикризисный план: как спасать гостиницу

Как гостиницам удержаться на плаву во время глобального кризиса

Forbes
Как ЗОЖ превратился в невроз Как ЗОЖ превратился в невроз

Наше стремление к гармонии тела обернулось попытками выжать из него максимум

Robb Report
Лекарство от старых клеток примирило иммунитет мышей с силиконовым имплантатом Лекарство от старых клеток примирило иммунитет мышей с силиконовым имплантатом

Это может стать методом профилактики осложнений после установки имплантатов

N+1
Америка, Европа и Азия: как объехать весь мир, не выходя из дома Америка, Европа и Азия: как объехать весь мир, не выходя из дома

Как посмотреть на основные достопримечательности мира не выходя из дома

Популярная механика
Дом на миллион Дом на миллион

Гламурная вилла в Беверли–Хиллз в стиле «металюкс»

SALON-Interior
Время стать экоцентриком Время стать экоцентриком

Глобальное потепление, климатические изменения – эти слова вошли в наш обиход

Psychologies
Как главная советская газета освещала аварию на Чернобыльской АЭС Как главная советская газета освещала аварию на Чернобыльской АЭС

Первое сообщение появилось в «Правде» через четыре дня после аварии 26 апреля

Maxim
«Атомная Анюта»: первый и последний ядерный выстрел «Атомная Анюта»: первый и последний ядерный выстрел

Существование артиллерийских снарядов с ядерной начинкой – широко известный факт

Популярная механика
«Деньги — это ловушка». Французский писатель Жан-Кристоф Гранже о нацизме, депрессии и жизни по Фрейду «Деньги — это ловушка». Французский писатель Жан-Кристоф Гранже о нацизме, депрессии и жизни по Фрейду

Жан-Кристоф Гранже рассказывает, как боролся с депрессией и искал отца

Forbes
С чем пьют ликер бейлиз? 5 лучших сочетаний для уютного вечера или романтичного свидания С чем пьют ликер бейлиз? 5 лучших сочетаний для уютного вечера или романтичного свидания

Нежный и при этом игривый

Playboy
10 самых нелепых научных розыгрышей 10 самых нелепых научных розыгрышей

Ежегодно 1 апреля мировые СМИ выдают за научные открытия очень странные истории

Популярная механика
Открыть в приложении