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

T-клетки указали на болезнь Паркинсона до появления симптомов T-клетки указали на болезнь Паркинсона до появления симптомов

T-клетки могут стать маркером развития болезни Паркинсона до появления симптомов

N+1
Соусеп из тропиков Соусеп из тропиков

Поводом к написанию статьи послужила покупка зелёного чая с непривычным ароматом

Наука и жизнь
Мотоцикл BMW R18 – баварская ностальгия на экспорт Мотоцикл BMW R18 – баварская ностальгия на экспорт

Немцы очень хотят покорить американский рынок, но пока вряд ли преуспеют в этом

GQ
На страже ее величества На страже ее величества

Вот уже двадцать пять лет Анджела Келли отвечает за гардероб английской королевы

Караван историй
Задачи космического масштаба: учеба на карантине Задачи космического масштаба: учеба на карантине

Gопробуем решить несколько космических задач? Поехали!

Популярная механика
«Это звоночек — стань эффективнее» «Это звоночек — стань эффективнее»

Как малому и среднему бизнесу оперативно встать на рельсы цифровизации

РБК
Человек прямоходящий оказался старым соседом австралопитеков в Южной Африке Человек прямоходящий оказался старым соседом австралопитеков в Южной Африке

Австралопитеки были эндемиками этой местности, а парантропы и люди пришли туда

N+1
Как управлять удаленной командой: 9 советов от Давида Яна Как управлять удаленной командой: 9 советов от Давида Яна

Как не растерять в период кризиса человеческий капитал — главный актив бизнеса?

Forbes
Самые известные кроссовки из фильмов Самые известные кроссовки из фильмов

Вспоминаем, какие кеды носил ДиКаприо и какой моделью мог похвастаться Том Хэнкс

GQ
Как зарядиться силами с утра? Как зарядиться силами с утра?

Работа на «удаленке» влияет на уклад жизни: вы встаете позже, а сил все меньше

Psychologies
Посмотрите фильм «Безупречный» ради Хью Джекмана: это его лучшая роль Посмотрите фильм «Безупречный» ради Хью Джекмана: это его лучшая роль

Хью Джекман блестяще сыграл противоречивого героя в фильме «Безупречный»

GQ
Укротитель Укротитель

История самоходчика Бориса Журенко в годы Великой Отечественной войны

Популярная механика
Давид Рафаловский: «Весь мир уже в облаке, и Россия там будет» Давид Рафаловский: «Весь мир уже в облаке, и Россия там будет»

Давид Рафаловский переехал в Москву ради развития цифровой платформы Сбербанка

РБК
Выключить панику и не бухать: советы по выживанию в кризис от сооснователя банка «Точка» Бориса Дьяконова Выключить панику и не бухать: советы по выживанию в кризис от сооснователя банка «Точка» Бориса Дьяконова

Паника — главный враг во время кризиса, считает Борис Дьяконов

Forbes
«Бил трубой, она упала». Автомобилист — о том, как крошил треноги «Бил трубой, она упала». Автомобилист — о том, как крошил треноги

После домашней разборки водитель выехал на дорогу и решил отомстить камерам

РБК
За что мы любим бренд Lanvin За что мы любим бренд Lanvin

Почему Lanvin и его новый креативный директор заслуживают внимания

РБК
От бурлеска до маленького секс-шопа: признания работников «взрослой» индустрии От бурлеска до маленького секс-шопа: признания работников «взрослой» индустрии

Работники «взрослой» индустрии о том, как эпидемия повлияла на их сферы

Cosmopolitan
«Тональный на год»: что такое процедура BB Glow — плюсы и минусы «Тональный на год»: что такое процедура BB Glow — плюсы и минусы

Процедура BB Glow обещающает нам идеальный тон кожи на целый год

Cosmopolitan
Полезные эко-привычки, которые изменят мир и помогут сэкономить деньги Полезные эко-привычки, которые изменят мир и помогут сэкономить деньги

Рассказываем, какие эко-привычки точно стоит внедрить в свою жизнь

Cosmopolitan
Жак Плант — вратарь, который принес в наш мир хоккейные маски Жак Плант — вратарь, который принес в наш мир хоккейные маски

Жак Плант вошел в историю как инноватор и борец за права вратарей

Maxim
«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
Бокс как балет. Как основатели Brothers Boxing Club изменили наше представление о драках в перчатках и без Бокс как балет. Как основатели Brothers Boxing Club изменили наше представление о драках в перчатках и без

Основатели Brothers Boxing Club рассказали, как и за что им приходилось бороться

Forbes
«Не хочу и не буду»: что я на самом деле думаю о саморазвитии на карантине «Не хочу и не буду»: что я на самом деле думаю о саморазвитии на карантине

Призывы провести карантин с пользой окружили меня со всех сторон

Psychologies
Как извлечь максимум из «медленного времени» Как извлечь максимум из «медленного времени»

Отрывок из книги «Как стать продуктивнее»

СНОБ
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
Война, родившая джип Война, родившая джип

Наибольшее число типов армейского автотранспорта породила Вторая мировая война

Популярная механика
«Народ смел полки»: какой бизнес стоить открывать во время пандемии «Народ смел полки»: какой бизнес стоить открывать во время пандемии

Forbes рассказывает истории трех компаний, взлетевших благодаря карантину

Forbes
Война или мир: как мы встретим братьев по разуму Война или мир: как мы встретим братьев по разуму

Есть ли уже готовый план действий для эпохальной межпланетной встречи?

Популярная механика
Заплатка с искусственными клетками восстановила сердце после инфаркта Заплатка с искусственными клетками восстановила сердце после инфаркта

Накладка способствует восстановлению тканей и улучшению работы сердца

N+1
Новые луддиты Новые луддиты

Некоторые сотрудники западных компаний протестуют против автоматизации труда

РБК
Открыть в приложении