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

Русский грипп: самая странная пандемия современности Русский грипп: самая странная пандемия современности

Пандемия «красного» гриппа, охватившая мир в 1977-78 гг., остается загадкой

Популярная механика
Дефицит тестостерона помешал лейкоцитам справиться с меланомой Дефицит тестостерона помешал лейкоцитам справиться с меланомой

Это может объяснить повышенную распространенность меланомы у пожилых мужчин

N+1
И корабль плывёт И корабль плывёт

Стефано де Виво о новых проектах и перспективах

Robb Report
Предотвратить болезни и сохранить молодость: как тебе поможет биохакинг Предотвратить болезни и сохранить молодость: как тебе поможет биохакинг

Как стать биохакером и есть ли в этом вообще смысл?

Cosmopolitan
«Наперегонки с эпидемией. Антибиотики против супербактерий» «Наперегонки с эпидемией. Антибиотики против супербактерий»

Отрывок из книги Мэтта Маккарти: случай пациентки с острым лейкозом

N+1
Манифест нежности Манифест нежности

Ксения Рождественская о книге «Расторгуев» и ее герое

Weekend
Пижама-пати Пижама-пати

Как и с кем герои «Татлера» проводят карантин

Tatler
Правила жизни Вивьен Вествуд Правила жизни Вивьен Вествуд

Дизайнер, Лондон, 79 лет

Esquire
«Выживание — дело добровольное»: бизнесмен Сергей Рыжиков о новой бизнес-культуре после кризиса «Выживание — дело добровольное»: бизнесмен Сергей Рыжиков о новой бизнес-культуре после кризиса

Сооснователь «Битрикс»: выигрывает ли его бизнес от кризиса

Forbes
Протоиерей Александр Абрамов: С кем разговаривает Церковь. Ответ Александру Усатову — клирику, отказавшемуся от сана Протоиерей Александр Абрамов: С кем разговаривает Церковь. Ответ Александру Усатову — клирику, отказавшемуся от сана

«Сноб» попросил протоиерея Александра Абрамова отреагировать на монолог Усатова

СНОБ
Система безопасности Система безопасности

Почему мы все так по-разному ведем себя во время пандемии?

Лиза
Нобель Арустамян: «Мы можем потерять футбол, к которому привыкли» Нобель Арустамян: «Мы можем потерять футбол, к которому привыкли»

Нобель Арустамян об ужине с Марадоной, о любви к Италии и будущем футбола

GQ
Как не спиться в самоизоляции? Как не спиться в самоизоляции?

Опасности домашней «алкоголизации» и альтернативные пути справляться со стрессом

Psychologies
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
Схватить на лету: 5 компаний, которые начали выпускать «противовирусные» товары Схватить на лету: 5 компаний, которые начали выпускать «противовирусные» товары

Из-за эпидемии многим предприятиям пришлось перестроить свой бизнес

Forbes
Распаковка Y-хромосомы приблизила старость самцов дрозофилы Распаковка Y-хромосомы приблизила старость самцов дрозофилы

Почему самцы живут меньше самок?

N+1
5 знаменитых фокусов Гарри Гудини, секрет которых удалось раскрыть 5 знаменитых фокусов Гарри Гудини, секрет которых удалось раскрыть

Вот что профессор Воланд называл «сеанс черной магии с разоблачением!»

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

9 инструкций по сборке реди-мейда

Weekend
Свобода или благополучие: какова цель воспитания детей Свобода или благополучие: какова цель воспитания детей

Две основные цели воспитания — свобода и благополучие

Psychologies
Лучшие песни про апокалипсис и конец света (плейлист) Лучшие песни про апокалипсис и конец света (плейлист)

Написание песен про окончательный конец всегда было особенным видом искусства

Maxim
Создан биоактивный материал, уничтожающий бактерии несколькими путями Создан биоактивный материал, уничтожающий бактерии несколькими путями

Ученые НИТУ «МИСиС» разработали биоактивное покрытие для титановых имплантатов

Популярная механика
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
Альянсы и союзы Альянсы и союзы

Первая часть ответов на вопросы об альянсах союзников против нацистской Германии

Дилетант
14 детей и брак с коллегой: личная жизнь самых популярных порноактрис 14 детей и брак с коллегой: личная жизнь самых популярных порноактрис

Говоря о порноактрисах, мы редко задумываемся о том, есть ли у них семьи

Cosmopolitan
Одна вокруг света: как проходят карантинные будни в США Одна вокруг света: как проходят карантинные будни в США

Новая серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко

Forbes
Настоящий дурдом! Звезды Настоящий дурдом! Звезды

Жизнь под прицелами телекамер – огромное испытание для психики

Cosmopolitan
Один на всех Один на всех

Максим Семеляк обнаруживает сбывшиеся пророчества в фильме «Брат 2»

Esquire
Назад в будущее Назад в будущее

Серж Кастелла стал владельцем иконы дизайна — футуристического дома-пузыря

AD
Советская роскошь. На чем ездила элита СССР Советская роскошь. На чем ездила элита СССР

Внедорожная «Волга», инжекторный спорткар и другие автомобили советских вождей

РБК
Спустить с небес: 7 вещей, с которыми каблуки смотрятся нелепо — не делай так Спустить с небес: 7 вещей, с которыми каблуки смотрятся нелепо — не делай так

Гардероб современной женщины сложно представить без обуви на высоком каблуке

Cosmopolitan
Открыть в приложении