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

Внутреннее ухо рассказало об уходе крокодиломорфов в воду Внутреннее ухо рассказало об уходе крокодиломорфов в воду

Он происходил не так, как у китообразных

N+1
«Жизнь начнет нормализовываться через два месяца»: глава Тинькофф Банка о кризисе и работе без Олега Тинькова «Жизнь начнет нормализовываться через два месяца»: глава Тинькофф Банка о кризисе и работе без Олега Тинькова

Оливер Хьюз - об уходе Олега Тинькова из совета директоров и кризисе экономики

Forbes
Ешь, делись, береги Ешь, делись, береги

Как сделать питание полезным не только для желудка, но и для окружающей среды

Psychologies
«Водители соглашаются на все». Мошенники придумали новую схему «Водители соглашаются на все». Мошенники придумали новую схему

Мошенники просят по 5–7 тысяч рублей, но, получив деньги, они исчезают

РБК
На страже ее величества На страже ее величества

Вот уже двадцать пять лет Анджела Келли отвечает за гардероб английской королевы

Караван историй
Живи, как девчонка: каково придётся мужчинам на месте женщин Живи, как девчонка: каково придётся мужчинам на месте женщин

Как будут жить мужчины, если они вдруг окажутся на месте женщин

Cosmopolitan
20 кг за месяц! Как работает диета «Зигзаг»? 20 кг за месяц! Как работает диета «Зигзаг»?

Чередуйте белковые дни с углеводными, чтобы быстро похудеть. И голодать не нужно

Cosmopolitan
Самоизоляция – прекрасная пора для большой литературы Самоизоляция – прекрасная пора для большой литературы

«Евгений Онегин», «Рудин» и другие произведения, которыми мы обязаны пандемии

GQ
Наш паразит Наш паразит

Василий Степанов о «Спутнике» как попытке скрестить «Чужого» и «Лед-2»

Weekend
Как зарядиться силами с утра? Как зарядиться силами с утра?

Работа на «удаленке» влияет на уклад жизни: вы встаете позже, а сил все меньше

Psychologies
Потемкинские броненосцы Потемкинские броненосцы

«Камуфляж» гордится богатой историей и удивительными творческими находками

Maxim
«Не надо помогать бизнесу деньгами»: совладелец DNS Дмитрий Алексеев о том, как сеть выживает в этот кризис «Не надо помогать бизнесу деньгами»: совладелец DNS Дмитрий Алексеев о том, как сеть выживает в этот кризис

Что заставляет людей скупать айфоны в кризис и каким будет ретейл после пандемии

Forbes
Лисичка-сестричка Лисичка-сестричка

Добровинский с волшебной сказкой про природу — жадную, наивную и полную чудес

Tatler
Как ты там, Марио? Как ты там, Марио?

Плохое может вдруг обернуться хорошим и – наоборот

Лиза
Ранние зародыши мыши не смогли полноценно развиться в космосе Ранние зародыши мыши не смогли полноценно развиться в космосе

Кажется, в этом виновата в большей степени радиация, чем невесомость

N+1
Тело, дрянь Тело, дрянь

Сююмбике Давлет-Кильдеева не прочь услышать голую правду

GQ
Звезда родилась Звезда родилась

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

Cosmopolitan
Ход Козыревым Ход Козыревым

Почему Михаил Козырев не может гордиться своим культовым саундтреком к «Брату 2»

Esquire
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
Сидящие под дождём Сидящие под дождём

У насекомых и пауков особые взаимоотношения с окружающим миром

Наука и жизнь
Что можно, а что нельзя? Инструкция поможет избежать штрафов в карантин Что можно, а что нельзя? Инструкция поможет избежать штрафов в карантин

Кому и куда можно ездить на автомобиле и как взять с собой семью

РБК
Последователи Кондо: сколько зарабатывают российские консультанты по порядку Последователи Кондо: сколько зарабатывают российские консультанты по порядку

За чем обращаются к организаторам пространства, что ожидать от консультации

VC.RU
Николя Барро: Любовные письма с Монмартра Николя Барро: Любовные письма с Монмартра

Смерть жены выбивает молодого писателя Жюльена Азуле из колеи

СНОБ
«Надену маску, лишь бы машину купили». Что происходит на вторичке «Надену маску, лишь бы машину купили». Что происходит на вторичке

В условиях самоизоляции автомобилисты все равно не отказываются от продажи машин

РБК
«Миром уже правят алгоритмы. Но от этого неуютно» «Миром уже правят алгоритмы. Но от этого неуютно»

Математик Андрей Окуньков — самый молодой обладатель премии Филдса

Огонёк
«Миру придется рискнуть еще раз» «Миру придется рискнуть еще раз»

Экономист Николай Диденко — о причине, регулярно запускающей кризисный механизм

Огонёк
Сколько тротила нужно, чтобы взорвать южноафриканский броневик Сколько тротила нужно, чтобы взорвать южноафриканский броневик

Красивые и мощные взрывы любят не только пироманы

Популярная механика
Не жизнь, а Долина. Что мы узнали из последнего фильма Юрия Дудя Не жизнь, а Долина. Что мы узнали из последнего фильма Юрия Дудя

Аудитории Дудя остро нужен рассказ о существовании где-то почти волшебной страны

СНОБ
Охота и сельское хозяйство спровоцировали передачу звериных вирусов человеку Охота и сельское хозяйство спровоцировали передачу звериных вирусов человеку

Вирусы млекопитающих регулярно поражают человека

N+1
«Попался экспортный вариант». Как в СССР покупали автомобили «Попался экспортный вариант». Как в СССР покупали автомобили

Интересные факты о трудностях советских автомобилистов

РБК
Открыть в приложении