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

Благо или проклятие. Как выбраться из ловушки трудоголизма и найти баланс в жизни Благо или проклятие. Как выбраться из ловушки трудоголизма и найти баланс в жизни

Что такое трудоголизм, когда он приводит к выгоранию или проблемам с психикой

Forbes
Кортизол под контролем Кортизол под контролем

Как контролировать уровень главного гормона стресса – кортизола

Худеем правильно
От ценников до смартфонов и цветных ридеров: как развивается технология электронных чернил От ценников до смартфонов и цветных ридеров: как развивается технология электронных чернил

Рассказ о принципе работы электронных чернил, изобретателях и сферах применения

VC.RU
Погоня за мельчайшими организмами: как мир узнал о вирусах Погоня за мельчайшими организмами: как мир узнал о вирусах

Как ученые пытались обнаружить вирусы

Популярная механика
Как сделать санитайзер для рук в домашних условиях: простые рецепты Как сделать санитайзер для рук в домашних условиях: простые рецепты

Если сложно купить готовый санитайзер, приготовьте его самостоятельно!

Cosmopolitan
BadComedian — о деньгах, лжи в кино и самоизоляции BadComedian — о деньгах, лжи в кино и самоизоляции

Большое интервью с видеоблогером и обозревателем фильмов BadComedian

РБК
Конвертоплан Kitty Hawk совершил жесткую посадку из-за скрипта заряда аккумуляторов Конвертоплан Kitty Hawk совершил жесткую посадку из-за скрипта заряда аккумуляторов

Во время испытания конвертоплан практически перестал слушаться команд управления

N+1
Как в Windows 10 использовать удаленный рабочий стол Как в Windows 10 использовать удаленный рабочий стол

Удаленное управление компьютером - очень удобная функция

CHIP
Интервью с Катей Варнавой: «Самоирония — это то, что помогает мне выживать. Это мой способ защиты» Интервью с Катей Варнавой: «Самоирония — это то, что помогает мне выживать. Это мой способ защиты»

Очень откровенный разговор Кати Варнавы и Сергея Минаева

Esquire
Черные трупиалы услышали о гнездовых паразитах от других птиц Черные трупиалы услышали о гнездовых паразитах от других птиц

Черные трупиалы подслушивают звуковые сообщения желтых древесниц

N+1
Сидящие под дождём Сидящие под дождём

У насекомых и пауков особые взаимоотношения с окружающим миром

Наука и жизнь
«Придется работать по 15 часов»: почему салоны красоты не хотят открываться на условиях властей «Придется работать по 15 часов»: почему салоны красоты не хотят открываться на условиях властей

Выгодно ли предпринимателям открываться на таких условиях

Forbes
Семь опасных предметов в вашем доме Семь опасных предметов в вашем доме

Вещи, которые могут представлять серьезную угрозу здоровью

Домашний Очаг
Тратим не по-детски Тратим не по-детски

Как выработать здоровые финансовые привычки у детей

Лиза
Ковбой заходит в БАР Ковбой заходит в БАР

Светский репортер Ариан Романовский нашел у себя модную болезнь — БАР

Tatler
7 сериалов, которые можно посмотреть после финала «Игры престолов» 7 сериалов, которые можно посмотреть после финала «Игры престолов»

Для тех, кто соскучился по харизматичным антигероям, экшену и интригам

Esquire
Альянсы и союзы Альянсы и союзы

Вторая часть ответов на вопросы об альянсах союзников против нацистской Германии

Дилетант
Джесси Айзенберг: «Талантливые люди всегда одиноки» Джесси Айзенберг: «Талантливые люди всегда одиноки»

Интервью с Джесси Айзенбергом о стеснительности и своем «неголливудском» образе

Cosmopolitan
Потеря $225 млн из-за неверно нажатой кнопки и другие случайности, которые повлияли на цену акций разных компаний Потеря $225 млн из-за неверно нажатой кнопки и другие случайности, которые повлияли на цену акций разных компаний

Инвесторы не всегда руководствуются только здравым смыслом

VC.RU
Эмпатия в бизнесе. Почему из сверхчувствительных людей получаются лучшие руководители Эмпатия в бизнесе. Почему из сверхчувствительных людей получаются лучшие руководители

Почему повышенная чувствительность — конкурентное преимущество

Forbes
Тени прошлого: когда старые травмы напоминают о себе Тени прошлого: когда старые травмы напоминают о себе

Происходит что-то болезненное, и вас словно отбрасывает назад

Psychologies
Как же все-таки эффективно работать дома Как же все-таки эффективно работать дома

Как подойти к организации домашнего офиса с позиции настоящего профессионала

GQ
Гигантская. Критические дни Бетельгейзе Гигантская. Критические дни Бетельгейзе

Разбираемся с причинами глубокого «обморока» Бетельгейзе

Наука и жизнь
Кораллы начали гибнуть уже в середине XX века Кораллы начали гибнуть уже в середине XX века

В 50-е годы уже наблюдалось снижение численности кораллов в Карибском море

N+1
Агата Муцениеце: «Преодолев трудности, можно ощутить счастье в полной мере» Агата Муцениеце: «Преодолев трудности, можно ощутить счастье в полной мере»

Агата Муцениеце рассказала, как проходит её самоизоляция

Здоровье
Обезлесение Европы связали с миграцией индоевропейцев Обезлесение Европы связали с миграцией индоевропейцев

Распространение генома представителей ямной культуры совпало с поредением лесов

N+1
Среди динозавров наконец-то отыскали хороших пловцов Среди динозавров наконец-то отыскали хороших пловцов

Строение позвонков спинозавра указало на то, что этот динозавр хорошо плавал

N+1
История в обложках и платьях История в обложках и платьях

Елена Стафьева о выставке «Harper’s Bazaar. Первый журнал мод»

Weekend
Время есть Время есть

Интервальное голодание полезно для мышц, мозга, сердца и хорошего настроения

Добрые советы
Как пять чувств помогут определить проблемы с автомобилем Как пять чувств помогут определить проблемы с автомобилем

У человека от природы есть все для первичной диагностики автомобиля

Популярная механика
Открыть в приложении