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
«Мама Вера» из «Девчат» и её сложная любовь с режиссером Ростоцким «Мама Вера» из «Девчат» и её сложная любовь с режиссером Ростоцким

Актриса, которая запомнилась советскому зрителю как героиня из фильма «Девчата»

Cosmopolitan
Рианна, Опра Уинфри и еще 8 актрис — участниц конкурсов красоты Рианна, Опра Уинфри и еще 8 актрис — участниц конкурсов красоты

Известные актрисы, которые побеждали на конкурсах красоты до начала карьеры

РБК
А те, кто толще нас, уже едят А те, кто толще нас, уже едят

Центробанк расширяет и удешевляет доступ к ликвидности для крупнейших банков

Эксперт

Устройство диагностирует заболевания во время регулярных гигиенических процедур

Популярная механика
10 ужасных фильмов, которые не стыдно любить 10 ужасных фильмов, которые не стыдно любить

Эти фильмы провалились в прокате, но на самом деле это чудесные ленты

Maxim
Колонка Esquire: «Мне скоро 30, а я все еще играю в The Sims» Колонка Esquire: «Мне скоро 30, а я все еще играю в The Sims»

Можно ли отказаться от виртуального мира игры The Sims в пользу реального?

Esquire
100 метров от дома 100 метров от дома

Риналь Мухаметов не боится за время карантина пропасть с радаров

OK!
«Мама танцует, а у меня конференц-колл»: истории топ-менеджеров, которые самоизолировались с родителями «Мама танцует, а у меня конференц-колл»: истории топ-менеджеров, которые самоизолировались с родителями

Как оставаться независимым и продуктивным, если вернулся в родительский дом

Forbes
Дурачась навека: фильму Дурачась навека: фильму

Как появился один из лучших комедийных фильмов, и почему его шутки актуальны

Esquire
Клинт Иствуд знает, как одеваться на карантине Клинт Иствуд знает, как одеваться на карантине

Несколько образов из архивов Клинта Иствуда

GQ
8 по-настоящему безумных ученых 8 по-настоящему безумных ученых

Помимо полезных изобретений ученые порой занимались очень странными вещами

Maxim
Чем вредит одиночество и как его избежать: 7 фактов Чем вредит одиночество и как его избежать: 7 фактов

До 20% населения Земли в той или иной степени страдают от одиночества

Популярная механика
10 самых перспективных российских предпринимателей моложе 30 лет 10 самых перспективных российских предпринимателей моложе 30 лет

Номинанты в рейтинг самых перспективных россиян до 30 лет

Forbes
«После карантина станет хуже»: Анастасия Татулова и еще три женщины во главе компаний о том, как выжить в этот кризис «После карантина станет хуже»: Анастасия Татулова и еще три женщины во главе компаний о том, как выжить в этот кризис

Проблемы, с которыми их бизнес столкнулся из-за пандемии

Forbes
Как получить чек от миллиардера? Стартапы, в которые вложились участники списка Forbes Как получить чек от миллиардера? Стартапы, в которые вложились участники списка Forbes

Каждый начинающий предприниматель мечтает получить бизнесмена в наставники

Forbes
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
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
Лучшие исторические сериалы — от «Романовых» до «Рима» (+ бонус) Лучшие исторические сериалы — от «Романовых» до «Рима» (+ бонус)

Самое время окунуться в историю

Playboy
Небесная реанимация: летающая скорая помощь Атаманова Небесная реанимация: летающая скорая помощь Атаманова

О проектах российской компании Hoversurf наш журнал рассказывал не раз

Популярная механика
Живой? Что связывает нас с Лениным спустя 150 лет Живой? Что связывает нас с Лениным спустя 150 лет

Для современных правителей России Ленин оказывается неудобным отцом

СНОБ
Домашняя работа Домашняя работа

Алексей Воробьёв рассказал, как он переживает пандемию в Америке

OK!
От холеры до «испанки». Как в России боролись с эпидемиями От холеры до «испанки». Как в России боролись с эпидемиями

Россия уже не раз сталкивалась с эпидемиями — страну атаковали холера

СНОБ
Хроника чернобыльской катастрофы — в монументальном труде Адама Хиггинботама. Публикуем фрагмент книги Хроника чернобыльской катастрофы — в монументальном труде Адама Хиггинботама. Публикуем фрагмент книги

Фрагмент книги «Чернобыль. История катастрофы»

Esquire
Взлететь над водой: яхты на подводных крыльях Взлететь над водой: яхты на подводных крыльях

Добиться под парусом сумасшедших скоростей

Популярная механика
Подделай сам Подделай сам

Как мокьюментари смеялся над жизнью, а жизнь посмеялась над мокьюментари

Weekend
Зачем пчелы объединяются Зачем пчелы объединяются

Натуралист и биолог Тор Хэнсон знакомит читателя с удивительным миром пчел

СНОБ
Холодный ветер согреет города Холодный ветер согреет города

В России разработали установку для превращения энергии ветра в тепло

Эксперт
Без ума от себя, без комплексов в сексе Без ума от себя, без комплексов в сексе

За право делать то, что нравится, и быть на виду, дамы расплатились комплексами

Домашний Очаг
Конец романтики: что придет на смену браку и моногамии Конец романтики: что придет на смену браку и моногамии

За первые месяцы эпидемии в Китае зафиксировано рекордное количество разводов

Forbes
Открыть в приложении