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
Как австрийский продавец мороженого стал миллиардером благодаря крохотной батарейке для AirPods за €5 Как австрийский продавец мороженого стал миллиардером благодаря крохотной батарейке для AirPods за €5

Как Майкл Тойнер превратил $40 млн в десятизначное состояние

Forbes
Пианист Риад Маммадов — о джазе, классике и образе рая Пианист Риад Маммадов — о джазе, классике и образе рая

Риад Маммадов рассуждает о скорости наших дней и классической музыке

РБК
Астрономы смогли предсказать вспышку в далекой галактике с точностью до четырех часов Астрономы смогли предсказать вспышку в далекой галактике с точностью до четырех часов

Вспышка в центре галактики OJ 287

N+1

Салли Руни — литературный феномен, "Сэлинджером для миллениалов"

Esquire
Холодный ветер согреет города Холодный ветер согреет города

В России разработали установку для превращения энергии ветра в тепло

Эксперт
Клуни, Аффлек или Бэйл: кто из актеров сыграл Бэтмена лучше всех Клуни, Аффлек или Бэйл: кто из актеров сыграл Бэтмена лучше всех

Роль Бэтмена в кино - одна из самых престижных, особенно сейчас

Cosmopolitan
«Отказ предоставлять каникулы по аренде — мародерство»: основатель сети «Тануки» о спасении от кризиса «Отказ предоставлять каникулы по аренде — мародерство»: основатель сети «Тануки» о спасении от кризиса

Как поддерживают бизнес в условиях пандемии в разных странах

Forbes
Та, что помоложе: знаменитости, поменявшие молодых жен на еще более юных Та, что помоложе: знаменитости, поменявшие молодых жен на еще более юных

В творческой среде крепкие и долгие браки — редкость

Cosmopolitan
Леа Сейд. Превращение Леа Сейд. Превращение

«Родилась с серебряной ложкой во рту» — это о ней

Караван историй
«Нужно просто быть любопытным». Директор ярмарки Cosmoscow о том, как бросила работу в банке ради современного искусства «Нужно просто быть любопытным». Директор ярмарки Cosmoscow о том, как бросила работу в банке ради современного искусства

Что нам хотят донести молодые художники и как начать разбираться в их творчестве

Forbes
Всадники банковского апокалипсиса: какой будет отрасль после окончания кризиса Всадники банковского апокалипсиса: какой будет отрасль после окончания кризиса

Кризис не внесет новых тенденций в банковские технологии, но подтолкнет развитие

Forbes
7 продуктов, убивающих стресс и тревогу (нам это сейчас всем пригодится) 7 продуктов, убивающих стресс и тревогу (нам это сейчас всем пригодится)

Еда, в состав которой входят элементы, помогающие организму «поймать дзен»

Playboy
Группа «Фабрика»: «Мечта Игоря Матвиенко – отправить нас в тройной декрет» Группа «Фабрика»: «Мечта Игоря Матвиенко – отправить нас в тройной декрет»

Группа «Фабрика» о женском счастье, секретах красоты и откровенных съемках

Лиза
Пекарские дрожжи научили производить псилоцибин Пекарские дрожжи научили производить псилоцибин

Ученые внедрили дрожжам гены ферментов, обеспечивающих синтез псилоцибина

N+1
Деньги на ветер: 9 покупок, которые вредят семейному бюджету Деньги на ветер: 9 покупок, которые вредят семейному бюджету

Сначала спросите у себя: «А оно мне нужно?»

Cosmopolitan
В Москве госклиники отказываются делать аборты. Почему это происходит В Москве госклиники отказываются делать аборты. Почему это происходит

Московские государственные больницы отказывают женщинам в абортах

СНОБ
Денис Шведов: всю жизнь я пытаюсь «обогнать» кого-то, быть лучшим, первым Денис Шведов: всю жизнь я пытаюсь «обогнать» кого-то, быть лучшим, первым

«Эпидемия заставила нас посмотреть вглубь себя»

Playboy
«Мы потеряли до 70% выручки»: как за неделю перевести крупнейший гастрономический фестиваль в онлайн «Мы потеряли до 70% выручки»: как за неделю перевести крупнейший гастрономический фестиваль в онлайн

Как выглядит фестиваль еды на удаленке и что поможет пережить любой кризис

Forbes
«Я знаю, что булимия может вернуться в любой момент» «Я знаю, что булимия может вернуться в любой момент»

Рассказ о борьбе с расстройством пищевого поведения

Cosmopolitan
Раки-богомолы нашли дорогу домой с помощью интеграции пути Раки-богомолы нашли дорогу домой с помощью интеграции пути

Раки-богомолы находят направление к дому при помощи интеграции пути

N+1
Звезда родилась Звезда родилась

Тима Белорусских и его продюсер о том, как становятся популярными музыкантами

Cosmopolitan
Обнуление. Оставьте себя в покое Обнуление. Оставьте себя в покое

Кажется, мы нашли новый способ пережить стрессовые рабочие нагрузки

Glamour
Идеальный шанс нарастить производство Идеальный шанс нарастить производство

Валерий Покорняк рассказывает о возможностях российского бизнеса на фоне кризиса

Эксперт
Евгений Чебатков: «Тот стендап, на который я ориентируюсь, — это не гламурный стендап для высшего света» Евгений Чебатков: «Тот стендап, на который я ориентируюсь, — это не гламурный стендап для высшего света»

Евгений Чебатков: Как из сотрудника рекламного агентства попасть на ТНТ

Esquire
Танцуй, пока под водой Танцуй, пока под водой

Больше чем спорт, отчасти искусство, отчасти психологическая практика

Psychologies
Ключевые фигуры войны Ключевые фигуры войны

Вторая часть ответов на вопросы о главных действующих лицах Второй мировой войны

Дилетант
16 фильмов 2016 года, которые ты мог пропустить 16 фильмов 2016 года, которые ты мог пропустить

Вспоминаем фильмы, мимо которых ты мог пройти в не таком уж далеком 2016-м году

Maxim
«Елизавета II не была большой любительницей балета». Балерина Наталья Осипова о карантине в Лондоне «Елизавета II не была большой любительницей балета». Балерина Наталья Осипова о карантине в Лондоне

Балерина Наталья Осипова о том, почему нельзя смотреть балет в записи

Forbes
Герои дня Герои дня

Врачи, медсестры, студенты-волонтеры – вот настоящие герои нашего времени

Grazia
Открыть в приложении