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
Почему обувь из кордована – отличная инвестиция в гардероб Почему обувь из кордована – отличная инвестиция в гардероб

Почему кордован считается столь ценной кожей

GQ
Смертельный вирус для нефти 60+: как Россию вытесняли с китайского рынка и чем все закончилось Смертельный вирус для нефти 60+: как Россию вытесняли с китайского рынка и чем все закончилось

Стабильность 2019 года в отношениях России с ОПЕК оказалась мнимой

Forbes
Увлечение серьезных людей. Почему сейчас самое время играть в видеоигры и не стесняться этого Увлечение серьезных людей. Почему сейчас самое время играть в видеоигры и не стесняться этого

Почему именно видеоигры помогут в самоизоляции сохранить душевное спокойствие

Forbes
«Резервов хватит на год-два»: почему не сработает сделка ОПЕК+ и чем это грозит России «Резервов хватит на год-два»: почему не сработает сделка ОПЕК+ и чем это грозит России

Страны ОПЕК+ договорились снизить добычу на 9,7 млн баррелей в сутки

Forbes
«Перелеты за рубеж восстановятся к Новому году»:  как Aviasales потерял 88% выручки и к чему теперь готовится «Перелеты за рубеж восстановятся к Новому году»:  как Aviasales потерял 88% выручки и к чему теперь готовится

Куда россияне улетели на время пандемии и как будет возобновляться авиасообщение

Forbes
Эффект 14 популярных диет не продержался больше года Эффект 14 популярных диет не продержался больше года

Какая из существующих диет эффективнее всего?

N+1
7 фактов о фильме «Эйс Вентура», которые раскопала наша ищейка 7 фактов о фильме «Эйс Вентура», которые раскопала наша ищейка

Что вы не знали или боялись спросить о фильме «Эйс Вентура»

Maxim
«Мы не ритейл, мы фуд-бренд и конкурируем с «Мы не ритейл, мы фуд-бренд и конкурируем с

Основатель «Вкусвилла» рассказал, как изменилась работа во время пандемии

VC.RU
Евгений Гришковец: Водка как нечто большее Евгений Гришковец: Водка как нечто большее

Новая книга режиссера и писателя Евгения Гришковца «Водка как нечто большее»

СНОБ
Не обмани: 12 вещей, о которых нельзя лгать в кабинете врача Не обмани: 12 вещей, о которых нельзя лгать в кабинете врача

Врачу нужно говорить только правду, ведь от этого зависит ваше здоровье

Cosmopolitan
Эмма Стоун, актриса Эмма Стоун, актриса

Эмма Стоун ходит в спортзал только когда её приглашают в новый проект

Худеем правильно
Черные трупиалы услышали о гнездовых паразитах от других птиц Черные трупиалы услышали о гнездовых паразитах от других птиц

Черные трупиалы подслушивают звуковые сообщения желтых древесниц

N+1
Эпохи в цифре: как музеи попали к нам на экраны Эпохи в цифре: как музеи попали к нам на экраны

На наших глазах формируется новая философия музейного дела

Популярная механика
Как сохранить стройность на карантине Как сохранить стройность на карантине

Как питаться в самоизоляции, чтобы сберечь результаты всех похудательных усилий?

Худеем правильно
Бережный развод Бережный развод

Можно ли пройти путь расставания максимально бережно друг к другу?

Домашний Очаг
Далекие галактические кластеры опровергли теорию “кекса с изюмом” Далекие галактические кластеры опровергли теорию “кекса с изюмом”

Скорость расширения Вселенной разнится от места к месту

Популярная механика
20 признаков «односторонних» отношений 20 признаков «односторонних» отношений

Как выйти из ловушки односторонней любви

Psychologies
Найти опору в трудные времена: 5 буддийских истин от далай-ламы Найти опору в трудные времена: 5 буддийских истин от далай-ламы

Обращаемся к принципам буддийской философии, чтобы обрести равновесие

Psychologies
Книжные гири: 5 толстых книг, на которые стоит потратить время Книжные гири: 5 толстых книг, на которые стоит потратить время

5 сложных книг внушительного объема, которые стоят проведенных за ними часов

Esquire
Индустрия аудиокниг изнутри Индустрия аудиокниг изнутри

Как сделать карьеру в озвучке книг или рекламных проектов

СНОБ
Любовь до гроба: последние возлюбленные жестоко убитых политиков – кто они Любовь до гроба: последние возлюбленные жестоко убитых политиков – кто они

После громких убийств политиков, удар на себя принимали их жены и подруги

Cosmopolitan
Все течет, все уточняется Все течет, все уточняется

В датировке событий далекого прошлого наметились крупные сдвиги

Огонёк

Хочешь чего-то новенького? Начни с цвета волос!

Cosmopolitan
«Крабовая барыня»: как Ксения Собчак решила потеснить зятя миллиардера Тимченко в добыче краба «Крабовая барыня»: как Ксения Собчак решила потеснить зятя миллиардера Тимченко в добыче краба

Ксения Собчак собирается построить крупнейшего игрока в добыче краба

Forbes
Лимузин с пропеллером: самый роскошный российский вертолет Лимузин с пропеллером: самый роскошный российский вертолет

Новое применение вертолета “Ансат” - VIP-перевозки

Популярная механика
Лептин: что это за гормон и почему он мешает похудеть Лептин: что это за гормон и почему он мешает похудеть

Почему для некоторых работает одна схема похудения, а для других — нет?

Psychologies
Ким Чен Ын и его автомобили. На чем ездят в Северной Корее Ким Чен Ын и его автомобили. На чем ездят в Северной Корее

Примечательные факты о машинах Ким Чен Ына и простых граждан Северной Кореи

РБК
Ударим субсидиями по мораторию Ударим субсидиями по мораторию

Государство анонсировало масштабную программу поддержки жилищного строительства

Эксперт
Как подключить Bluetooth наушники к компьютеру или ноутбуку Как подключить Bluetooth наушники к компьютеру или ноутбуку

Вашу любимую гарнитуру для смартфона можно подключить и к ноутбуку

CHIP
Открыть в приложении