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
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
Новая норма Новая норма

Свежее поколение брендов играет по правилам, которые придумывает здесь и сейчас

Vogue
Как сделать антисептик для рук в домашних условиях — простые рецепты Как сделать антисептик для рук в домашних условиях — простые рецепты

Мы сделали подборку рецептов домашних антисептиков для рук

Cosmopolitan
Развитие дорожной сети Азии стало главной угрозой для тигров Развитие дорожной сети Азии стало главной угрозой для тигров

К 2050 году численность тигров упадет на 20 процентов

N+1
Луч света в темном царстве. Как будет развиваться киноиндустрия после пандемии Луч света в темном царстве. Как будет развиваться киноиндустрия после пандемии

Российский кинематограф вызывает огромное количество споров

СНОБ
Уроки испанки Уроки испанки

Как экономика переживет «неожиданную остановку»

Forbes
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
8 фильмов, которые Голливуду пришлось переделать для иностранцев 8 фильмов, которые Голливуду пришлось переделать для иностранцев

Иногда стоит в отдельно взятой стране показать альтернативный вариант фильма

Maxim
Строганина по-немецки Строганина по-немецки

В Германии любят тартар из сырого мяса

Вокруг света
Истина на Востоке. Почему Китай может стать новым мировым центром виноделия Истина на Востоке. Почему Китай может стать новым мировым центром виноделия

Китайцы поняли: выращивать виноград и делать вино можно и в своей стране

Forbes
Лечимся дома: 5 гаджетов, которые помогут следить за здоровьем Лечимся дома: 5 гаджетов, которые помогут следить за здоровьем

Какие именно устройства стоит иметь дома, чтобы вовремя распознать болезнь

CHIP
Прикоснёмся к феерии Прикоснёмся к феерии

Русский плакат рубежа веков

Наука и жизнь
Простая профилактика Простая профилактика

Чтобы снизить риски распространения вируса, соблюдай эти простые правила

Лиза
Антикризисный план: как спасать гостиницу Антикризисный план: как спасать гостиницу

Как гостиницам удержаться на плаву во время глобального кризиса

Forbes
Это нереально реально: как снимают VR-порно Это нереально реально: как снимают VR-порно

Реальному сексу осталось жить недолго — виртуальная реальность лучше обычной

Популярная механика
Шлем, койф и камиза: средневековые вещи, которых нам так не хватает сегодня Шлем, койф и камиза: средневековые вещи, которых нам так не хватает сегодня

Вещи из средневекового гардероба, которые были бы очень кстати сегодня

Forbes
Татьяна Колганова: «Я — персонаж мультфильма «Пластилиновая ворона» Татьяна Колганова: «Я — персонаж мультфильма «Пластилиновая ворона»

Интервью с актрисой Татьяной Колгановой

Караван историй
Большие проблемы крохотного динозавра Большие проблемы крохотного динозавра

Динозавр размером с колибри оказался ящерицей

N+1
Богаче Виндзоров: самые интересные факты о князе Монако и его семье Богаче Виндзоров: самые интересные факты о князе Монако и его семье

Что мы знаем о королевской семье Гримальди

Cosmopolitan
Витамин В3 помог иммунитету в борьбе с глиобластомой Витамин В3 помог иммунитету в борьбе с глиобластомой

В больших дозах витамин В3 уменьшил размеры опухоли в мозге модельных животных

N+1
Война или мир: как мы встретим братьев по разуму Война или мир: как мы встретим братьев по разуму

Есть ли уже готовый план действий для эпохальной межпланетной встречи?

Популярная механика
Будущее рядом: роботы из биологических тканей Будущее рядом: роботы из биологических тканей

Сокращением выращенных мышц удалось управлять с помощью спинного мозга крысы

Популярная механика
Губернатор Нижегородской области Глеб Никитин: Наш регион пока следует германскому сценарию борьбы с пандемией Губернатор Нижегородской области Глеб Никитин: Наш регион пока следует германскому сценарию борьбы с пандемией

Что происходит сейчас в Нижегородской области, рассказал губернатор Глеб Никитин

СНОБ
Улыбайтесь, вы на работе. Сможет ли удаленка заменить компаниям офисы Улыбайтесь, вы на работе. Сможет ли удаленка заменить компаниям офисы

Станут ли компании возвращать сотрудников в офис после окончания эпидемии

Forbes
Кто умнее - мужчины или женщины: отвечает наука Кто умнее - мужчины или женщины: отвечает наука

Научно доказанные факты об отличиях умственных способностей мужчин и женщин

Популярная механика
Следование выигрышной стратегии оказалось необязательным при принятии решений Следование выигрышной стратегии оказалось необязательным при принятии решений

При принятии решений люди могут выявить наиболее эффективный паттерн

N+1
17 самых несчастных комиков и юмористов 17 самых несчастных комиков и юмористов

Почему самым веселым людям в мире так не везет?

Maxim
Обзор шутера Doom:Eternal - прямиком из преисподней Обзор шутера Doom:Eternal - прямиком из преисподней

Думаете, что Doom 2016 - это самая брутальная и пафосная игра

CHIP
6 блокбастеров, которым пророчили провал 6 блокбастеров, которым пророчили провал

Фильмы, которым критики пророчили провал, оказались самыми кассовыми

Maxim
Открыть в приложении