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
«Будущее приблизится максимально быстро» «Будущее приблизится максимально быстро»

Что такое цифровая трансформация и куда она в итоге нас приведет

РБК
Знакомьтесь, Эдвард Кратчли – дизайнер, исследователь, путешественник Знакомьтесь, Эдвард Кратчли – дизайнер, исследователь, путешественник

Его коллекции называют новым образчиком современной мужской роскоши

GQ
«Вторая смена»: как женщин приучали к домашнему труду и отучали от саморазвития «Вторая смена»: как женщин приучали к домашнему труду и отучали от саморазвития

Наталья Абаканович выяснила, о чем писали в прошлом веке

Cosmopolitan
Сильнее страсти Сильнее страсти

Настоящие друзья проходят с тобой огонь, воду, медные трубы

Добрые советы
Форму и ускорение межзвездного астероида Оумуамуа объяснили особенностями происхождения Форму и ускорение межзвездного астероида Оумуамуа объяснили особенностями происхождения

Особенности межзвездного астероида Оумуамуа объясняются его происхождением

N+1
В стране невыученных уроков. Какие меры должны срочно принять власти ради спасения экономики России В стране невыученных уроков. Какие меры должны срочно принять власти ради спасения экономики России

Март стал для мировой экономики месяцем серьезных испытаний

СНОБ
«Мир разрушит то, что будет после вируса»: миллионеры построили шикарные бункеры на случай массовых беспорядков «Мир разрушит то, что будет после вируса»: миллионеры построили шикарные бункеры на случай массовых беспорядков

Состоятельные люди готовятся к тому, чтобы спуститься в свои подземные бункеры

Forbes
Фото, наркотики, рок-н-ролл: каким вышел документальный фильм о Джиме Маршалле — фотографе Джимми Моррисона, Джонни Кэша и не только Фото, наркотики, рок-н-ролл: каким вышел документальный фильм о Джиме Маршалле — фотографе Джимми Моррисона, Джонни Кэша и не только

Фильм о фотографе, которому удалось сделать удивительные снимки рок-звезд 1960-х

Esquire
Ровные, белые, свои Ровные, белые, свои

Зубы — конечно, самая крепкая кость в нашем организме, но иногда ломаются и они

Добрые советы
Жизнь в забвении: история киноактрисы Нины Ивановой Жизнь в забвении: история киноактрисы Нины Ивановой

Звезда «Весны на Заречной улице» продолжала актерскую карьеру и после фильма

Cosmopolitan
Самые угоняемые автомобили в России. Рейтинг Самые угоняемые автомобили в России. Рейтинг

Страховщики отмечают рост краж автомобилей из Южной Кореи

РБК
Чем дальше в лес Чем дальше в лес

Деревянные небоскребы и другие способы сделать архитектуру экологичной

AD
8 фильмов, в которых главные герои все время спали 8 фильмов, в которых главные герои все время спали

Несколько идей, как даже в царстве Морфея провести время увлекательно

GQ
Победа в очередной битве с раком мозга осталась за учеными Победа в очередной битве с раком мозга осталась за учеными

Эти препараты побуждают иммунные клетки съедать клетки злокачественных опухолей

Популярная механика
11 привычек, которые разрушают наш позвоночник 11 привычек, которые разрушают наш позвоночник

Проверьте, нет ли этих привычек в вашем арсенале?

Cosmopolitan
Какие автомобильные стекла ждут нас в будущем? Какие автомобильные стекла ждут нас в будущем?

Пользователи смогут изменять параметры стекол с помощью сенсорного управления

Популярная механика
Человек, культура, цифра: лучшие музейные проекты России Человек, культура, цифра: лучшие музейные проекты России

Современные музеи становятся частью информационного пространства

Популярная механика
Смерть нам не к лицу: 5 видов оружия, которым не стоит воевать Смерть нам не к лицу: 5 видов оружия, которым не стоит воевать

Есть оружие, применения которого лучше не допускать

Популярная механика
«Мечта о Просвещении. Рассвет философии Нового времени» «Мечта о Просвещении. Рассвет философии Нового времени»

Отрывок, посвященный философской системе Готфрида Вильгельма Лейбница

N+1
Как «черная смерть» возродила Европу Как «черная смерть» возродила Европу

Как пандемия чумы повлияла на жизнь общества в Средние века

GQ
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
12 старых вещей, которые нельзя выбрасывать 12 старых вещей, которые нельзя выбрасывать

Не выбрасывайте эти вещи — они вам еще пригодятся

Cosmopolitan
Сад для радости Сад для радости

Всё меняется с годами, но только не стремление человека быть ближе к природе

Домашний Очаг
Египетская сила отрицания. Как россияне добиваются признания крушения лайнера А321 над Синаем терактом Египетская сила отрицания. Как россияне добиваются признания крушения лайнера А321 над Синаем терактом

С момента крушения самолета прошло пять лет, а дело так и не закрыто

СНОБ
5 простых правил, которые помогут вам меньше сидеть в интернете 5 простых правил, которые помогут вам меньше сидеть в интернете

Найдите другие способы расслабиться в самоизоляции, Netflix подождет

GQ
Это радость со слезами на глазах Это радость со слезами на глазах

Юбилей Победы страна встретит с новой песней о великой войне

Tatler
В спящем режиме В спящем режиме

Мы разобрались, как найти сон, если вы его потеряли

Robb Report
Физика с разоблачением Физика с разоблачением

Опыты и фокусы: проверяем физику через 130 лет

Наука и жизнь
Бесполезные машины механика Ника Ремеджа: торжество абсурда Бесполезные машины механика Ника Ремеджа: торжество абсурда

Ржавые колеса, полиэтиленовые пакеты, стоптанная обувь – в дело идет все

Популярная механика
Открыть в приложении