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

Самые смертельные пандемии от доисторических времен до XXI века Самые смертельные пандемии от доисторических времен до XXI века

Самые страшные заболевания в истории

Maxim
Взлететь над водой: яхты на подводных крыльях Взлететь над водой: яхты на подводных крыльях

Добиться под парусом сумасшедших скоростей

Популярная механика
Свинцовые прелести Свинцовые прелести

«Вокруг света» отправился на родину богемского хрусталя

Вокруг света
От Райкина до Хованского: история российского юмора в лицах От Райкина до Хованского: история российского юмора в лицах

История развития российского юмора за последние 80 лет

Esquire
11 лучших фантастических фильмов, которые ты мог пропустить в первой половине 2020 11 лучших фантастических фильмов, которые ты мог пропустить в первой половине 2020

Новинки кино из народных жанров — хорроры, сай-фай, фэнтези

Maxim
Как помочь близкому человеку, который теряет слух Как помочь близкому человеку, который теряет слух

Проблемы со слухом снижают качество жизни наших любимых, как им правильно помочь

Psychologies
Астрономы обнаружили огромную ультрафиолетовую дугу в созвездии Большой Медведицы Астрономы обнаружили огромную ультрафиолетовую дугу в созвездии Большой Медведицы

В созвездии Большой Медведицы обнаружена область ультрафиолетового излучения

N+1
Александр Малой: «Даже если я не буду получать за это деньги, я буду выступать — и, может, даже умру на сцене» Александр Малой: «Даже если я не буду получать за это деньги, я буду выступать — и, может, даже умру на сцене»

Александр Малой о том, с какой стати считает стендаперов лучшими людьми на земле

Esquire
Водная суспензия графена упростила нанесение электродов суперконденсатора Водная суспензия графена упростила нанесение электродов суперконденсатора

Способ, который позволяет сохранять структуру исходного графена

N+1
За что мы любим бренд Lanvin За что мы любим бренд Lanvin

Почему Lanvin и его новый креативный директор заслуживают внимания

РБК
«Ненавижу машины, которые напоминают мне Брежнева», и другие незабвенные цитаты Джереми Кларксона «Ненавижу машины, которые напоминают мне Брежнева», и другие незабвенные цитаты Джереми Кларксона

Джереми Кларксон о любви и ненависти к автомобилям и людям

Maxim
Великий русский: что на самом деле изобрел Кулибин Великий русский: что на самом деле изобрел Кулибин

Что придумал и построил наш знаменитый соотечественник Иван Петрович Кулибин

Популярная механика
7 фильмов в изоляции: что посмотреть с детьми 7 фильмов в изоляции: что посмотреть с детьми

Карантин — отличный повод посмотреть всей семьей фильмы или мультфильмы

Psychologies
Пятиминутки осознанности на карантине: 6 практик для здоровья ума и тела Пятиминутки осознанности на карантине: 6 практик для здоровья ума и тела

Эти практики помогут взять паузу, вернуться в настоящий момент и принять решения

Psychologies
Жидкие патчи и «туры со смыслом»: на чем блогеры зарабатывают миллионы Жидкие патчи и «туры со смыслом»: на чем блогеры зарабатывают миллионы

На чем Instagram-блогеры делают свои состояния. Спойлер: не на Instagram

РБК
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
Все они одинаковые Все они одинаковые

Раз за разом ты создаешь отношения, которые обречены на провал

Cosmopolitan
Неверность: что мы готовы простить, а что нет Неверность: что мы готовы простить, а что нет

Для каждого из нас понятие «измена» означает что-то свое

Psychologies
Чисто по-женски Чисто по-женски

Отвечаем на самые распространенные вопросы, которые волнуют всех женщин

Лиза
Цифровая революция: как в СССР автомобили получали индексы Цифровая революция: как в СССР автомобили получали индексы

Цифровой код автомобилей СССР, за которым скрываются параметры машины

Популярная механика
Цветки с двусторонней симметрией быстро сориентировались после переворота Цветки с двусторонней симметрией быстро сориентировались после переворота

Цветки, у которых различаются верх и низ умеют возвращаться в прежнее положение

N+1
Достучаться до небес Достучаться до небес

Заключенный концлагеря угоняет с их секретной военной базы бомбардировщик

Вокруг света

Хочешь чего-то новенького? Начни с цвета волос!

Cosmopolitan
«Осенью настанет полный крах»: основатель сети ресторанов «Чайхона №1» Тимур Ланский о борьбе за бизнес «Осенью настанет полный крах»: основатель сети ресторанов «Чайхона №1» Тимур Ланский о борьбе за бизнес

Основатель «Чайхона №1» Тимур Ланский о рискованной борьбе за собственный бизнес

Forbes
Гены выживших видов не дали достоверной информации о вымираниях прошлого Гены выживших видов не дали достоверной информации о вымираниях прошлого

Способ определять скорость появления новых видов и вымирания старых

N+1
Как сделать свою жизнь лучше прямо сейчас: 7 антистрессовых идей Как сделать свою жизнь лучше прямо сейчас: 7 антистрессовых идей

Несколько действительно простых идей, как отвлечься от унылых мыслей

Esquire
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
13 вопросов о карантине: отвечает актер Александр Кузнецов 13 вопросов о карантине: отвечает актер Александр Кузнецов

Александр Кузнецов — об утренних ритуалах и открывшихся возможностях

Esquire
Красивый дьявол на улицах Нью-Йорка: почему «Американский психопат» Эллиса — на самом деле комедия Красивый дьявол на улицах Нью-Йорка: почему «Американский психопат» Эллиса — на самом деле комедия

Почему «Американский психопат» Брета Истона Эллиса — лучшая сатира XX века

Esquire
Курьер-бизнесмен: зачем предприниматель с оборотом в $4 млн развозит еду по московским квартирам Курьер-бизнесмен: зачем предприниматель с оборотом в $4 млн развозит еду по московским квартирам

Меня зовут Сергей Ночовный, мне 38 лет, и я курьер службы доставки «Яндекс.Еда»

Forbes
Открыть в приложении