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

25 вещей, которые на самом деле ненавидят женщины 25 вещей, которые на самом деле ненавидят женщины

Эта статья поможет тебе прожить чуть более счастливую и долгую жизнь

Maxim
Глобальная трансформация: три проблемы, которые придется решить властям во всем мире Глобальная трансформация: три проблемы, которые придется решить властям во всем мире

Три серьезные проблемы после пандемии

Forbes
Продукты с плесенью: спасти или выбросить Продукты с плесенью: спасти или выбросить

Можно ли удалить заплесневелую часть продукта и съесть остальное

Здоровье
Полярник, лесник и подводник — о трудностях и радостях изоляции Полярник, лесник и подводник — о трудностях и радостях изоляции

Люди, для которых преодоление одиночества стало профессиональным навыком

РБК
Как реагируют на обратную связь люди разных полов Как реагируют на обратную связь люди разных полов

Эффективная работа компании невозможна без обратной связи сотрудников

СНОБ
«А вы воспитывать его не пробовали?»: что говорят родителям детей с аутизмом «А вы воспитывать его не пробовали?»: что говорят родителям детей с аутизмом

Как реагировать родителям ребенка с аутизмом на бестактные комментарии?

Psychologies
Замороженные. Что не так с идеей ограничить цены на продукты Замороженные. Что не так с идеей ограничить цены на продукты

Предлагая ограничить цены на продукты, «Единая Россия» повторяет ошибки СССР

Forbes
«Угандийские неудержимые»: как в Африке снимают боевики за 200 долларов «Угандийские неудержимые»: как в Африке снимают боевики за 200 долларов

Вакаливуд — киностудию из трущоб Уганды, снимающую невероятные фильмы

Maxim
10 фильмов о приближающемся Конце света 10 фильмов о приближающемся Конце света

Хватит смотреть в окно и читать новостные сводки

Maxim
Человечество и пандемия: подготовила ли нас эволюция? Человечество и пандемия: подготовила ли нас эволюция?

Настроены ли мы психологически на борьбу с эпидемиями

Psychologies
Заявка на успех Заявка на успех

Перенос старта проката только повысил градус споров вокруг «Черной Вдовы»!

Grazia
Мануэла Бортоламеолли о главных трендах, вкусах клиентов и работе с семьей Мануэла Бортоламеолли о главных трендах, вкусах клиентов и работе с семьей

Мануэла Бортоламеолли – о личной жизни и главных трендах 2020 года

Cosmopolitan
Ганфайтеры: самые меткие стрелки современности Ганфайтеры: самые меткие стрелки современности

Менее чем за одну секунду Говард Дерби может безошибочно поразить пять целей

Популярная механика
Всё на свете из пластмассы: почему надо выучить фразу «Пакет не нужен» Всё на свете из пластмассы: почему надо выучить фразу «Пакет не нужен»

Как каждый из нас может снизить потребление пластика и уменьшить свой экослед

СНОБ
Павел Ворожцов. Служебный роман Павел Ворожцов. Служебный роман

Как Павел Ворожцов понял, что стоит научиться держать себя в руках

Караван историй
Все мужчины «старшей сестры». Кого любила актриса Оксана Акиньшина Все мужчины «старшей сестры». Кого любила актриса Оксана Акиньшина

После киноленты «Сестры» 13-летняя девочка проснулась знаменитой

Cosmopolitan
Подделай сам Подделай сам

Как мокьюментари смеялся над жизнью, а жизнь посмеялась над мокьюментари

Weekend
Высокое искусство Высокое искусство

Мультяшный голос Клары Румяновой был едва ли не главным поводом её огорчений

Cosmopolitan
Цифровая диктатура: как компании превращают дистанционную работу в ад Цифровая диктатура: как компании превращают дистанционную работу в ад

Пандемия сделала необходимым перевод многих компаний на дистанционную работу

Forbes
Летучие голландцы XXI-го века: беспилотники против пиратов Летучие голландцы XXI-го века: беспилотники против пиратов

Следует ли ожидать революции и в морских перевозках?

Популярная механика
Апотропеи, персоны, горгонейоны Апотропеи, персоны, горгонейоны

Какие маски были в античности и от чего они защищали

N+1
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
Превратить машинное рисование в искусство: как это устроено Превратить машинное рисование в искусство: как это устроено

С рисованием повторяющихся узоров машины успешно справляются без человека

Популярная механика
И корабль плывёт И корабль плывёт

Стефано де Виво о новых проектах и перспективах

Robb Report
«Уснуть в этой ситуации  — значит умереть». Как осознанно управлять здоровьем во время кризиса и самоизоляции «Уснуть в этой ситуации  — значит умереть». Как осознанно управлять здоровьем во время кризиса и самоизоляции

Как противостоять мощнейшему стрессу, которому мы подвергаемся на самоизоляции

Forbes
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
Ученые нашли уязвимое место пищевого патогена Ученые нашли уязвимое место пищевого патогена

Новый механизм, позволяющий бактерии Listeria monocytogenes заражать организм

Популярная механика
Нейронный зонд из проводящего полимера напечатали на 3D принтере Нейронный зонд из проводящего полимера напечатали на 3D принтере

Новый способ позволил напечатать полимер толщиной в 30 микрометров

N+1
«Я уже месяц на карантине с тремя детьми»: итальянская история «Я уже месяц на карантине с тремя детьми»: итальянская история

Блогер Яна Скворцова находится на строгом карантине с мужем и тремя детьми

Psychologies
Дев Патель, Маниш Дайал, Навин Эндрюс — самые красивые индийские актеры Дев Патель, Маниш Дайал, Навин Эндрюс — самые красивые индийские актеры

Индийцы уже давно покоряют Голливуд

Cosmopolitan
Открыть в приложении