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

Время девы. Весеннее небо Время девы. Весеннее небо

Весна — лучшее время для наблюдения созвездия Девы

Наука и жизнь
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
Парни с коробками Парни с коробками

Архитекторы из Москвы придумали компактные модульные комнаты для сна

Forbes
Быт военного времени Быт военного времени

Вторая часть ответов на вопросы о повседневной жизни в условиях военного времени

Дилетант
26 способов облегчить уборку 26 способов облегчить уборку

Маленькие хитрости, которые помогают сэкономить время для более интересных дел!

Домашний Очаг
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
Вооружение Вооружение

Вторая часть ответов на вопросы о вооружении стран времен Второй мировой войны

Дилетант
Как окружить себя искусством, не выходя из дома Как окружить себя искусством, не выходя из дома

9 инструкций по сборке реди-мейда

Weekend
Джейн Ди Вэнс: Элегия Хиллбилли Джейн Ди Вэнс: Элегия Хиллбилли

«Сноб» публикует первую главу романа Джейн Ди Вэнс «Элегия Хиллбилли»

СНОБ
Имитация науки Хьюнко Ли Имитация науки Хьюнко Ли

Корейскому художнику Хьюнко Ли отчаянно хочется быть хоть кем-нибудь, кроме себя

Популярная механика
«Мы застряли в раю». Истории российских туристов на карантине за границей «Мы застряли в раю». Истории российских туристов на карантине за границей

Путешественники, оставшиеся за границей в период пандемии, отказываются улетать

СНОБ
«Лица века»: как изменились долгожители с возрастом «Лица века»: как изменились долгожители с возрастом

Проект фотографа Яна Лангера «Лица века» получил мировую известность

Cosmopolitan
Крах на бумаге: почему не было нефти по минус $37 Крах на бумаге: почему не было нефти по минус $37

Что же за явление мы увидели 20 апреля 2020 года

Forbes
На свой страх и риск На свой страх и риск

Рассказываем, какие полисы могут пригодиться тебе в поездке

Cosmopolitan
Не только платье Меган Маркл: чем запомнится работа дизайнера Клэр Уэйт Келлер в модном доме Givenchy Не только платье Меган Маркл: чем запомнится работа дизайнера Клэр Уэйт Келлер в модном доме Givenchy

Значимые заслуги дизайнера Клэр Уэйт Келлер

Esquire
Владимир Васильев: «Если серьезно, цифра 80 до сих пор не укладывается в голове» Владимир Васильев: «Если серьезно, цифра 80 до сих пор не укладывается в голове»

Интервью с артистом балета Владимиром Васильевым

Караван историй
После измен и скандалов: звезды, которые сохранили теплые отношения с бывшими После измен и скандалов: звезды, которые сохранили теплые отношения с бывшими

Расставаться красиво – это целое искусство

Cosmopolitan
4 лихих подразделения спецназа в мире 4 лихих подразделения спецназа в мире

Добро пожаловать в элиту мирового полицейского спецназа!

Maxim
Как выглядят штрафы за езду без пропуска. Фото постановлений Как выглядят штрафы за езду без пропуска. Фото постановлений

Автомобилисты о первых штрафах в 5000 рублей за нарушение режима самоизоляции

РБК
Королевство сплошных зеркал Королевство сплошных зеркал

«Огонек» побывал в стране, где бензин дешевле воды

Огонёк
Самый стойкий знак зодиака - кто он? Самый стойкий знак зодиака - кто он?

На кого из знаков зодиака можно опереться в это непростое время?

Cosmopolitan
Снаружи всех измерений: почему Егор Летов — великий Снаружи всех измерений: почему Егор Летов — великий

Что главный панк русской музыки делал снаружи всех измерений

Esquire
Нездоровое желание нравиться всем: о чем оно говорит Нездоровое желание нравиться всем: о чем оно говорит

Мы не можем вызывать симпатию абсолютно у всех, кто нас окружает

Psychologies
Четыре юных кавалера: истории любви Ирины Аллегровой Четыре юных кавалера: истории любви Ирины Аллегровой

Её называют императрицей российской эстрады не только из-за любимой песни

Cosmopolitan
Страна сказок Страна сказок

Где и как творилось волшебство советских мультфильмов

Караван историй
Lada Gorbi — история самой сумасшедшей «Нивы» Lada Gorbi — история самой сумасшедшей «Нивы»

200 лошадей плюс четыре поворотных колеса

Maxim
Как уговорить бренд первой леди США сотрудничать с вашим стартапом Как уговорить бренд первой леди США сотрудничать с вашим стартапом

Будьте настойчивы и прозрачны, и вам откроются двери компаний

Forbes
Андрей Филатов: «Цифровизация — это инструмент выживания» Андрей Филатов: «Цифровизация — это инструмент выживания»

Почему именно сейчас цифровизация стала таким мощным инструментом выживания

РБК
«Уже ничто не поможет»: почему во время пандемии менеджеры стали работать с 8 утра до 12 ночи «Уже ничто не поможет»: почему во время пандемии менеджеры стали работать с 8 утра до 12 ночи

В ситуации мировой пандемии особенно сильное давление испытывают менеджеры

Forbes
9 секс-символов прошлого: что с ними стало 9 секс-символов прошлого: что с ними стало

Эти харизматичные мужчины в своё время стали воплощением образа мачо

Cosmopolitan
Открыть в приложении