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

В земной атмосфере в 4 раза больше пыли, чем считалось ранее В земной атмосфере в 4 раза больше пыли, чем считалось ранее

Атмосфера Земли содержит около 17 миллионов метрических тонн грубой пыли

National Geographic
Короли кэша: 10 миллиардеров с наибольшими доходами. Рейтинг Forbes — 2020 Короли кэша: 10 миллиардеров с наибольшими доходами. Рейтинг Forbes — 2020

Эти миллиардеры заработали на продаже активов в общей сложности почти $15 млрд

Forbes
Птенцы за защиту. Как птицы расплачиваются с аллигаторами Птенцы за защиту. Как птицы расплачиваются с аллигаторами

Аллигаторы охраняют пернатых, получая в качестве вознаграждения живой корм

National Geographic
Самоизоляция: создаем условия для изменений к лучшему Самоизоляция: создаем условия для изменений к лучшему

Как лучше адаптироваться к непростому периоду самоизоляции

Psychologies
Минимум совещаний и полупустые кинозалы: как мы будем жить после самоизоляции Минимум совещаний и полупустые кинозалы: как мы будем жить после самоизоляции

Люди могут столкнуться полупустыми залами кинотеатров и виртуальными очередями

Forbes
Как понять, что у девушки появился другой и как ее вернуть (+ что делать нельзя) Как понять, что у девушки появился другой и как ее вернуть (+ что делать нельзя)

Что делать, если ты любишь девушку и не согласен с вашим разрывом

Playboy
Вирус заставил пчел распространять его в чужих колониях Вирус заставил пчел распространять его в чужих колониях

Заражение пчел вирусом острого паралича изменяет их социальные взаимодействия

N+1
Удар по креативному классу: почему пандемия приведет к падению рейтингов власти Удар по креативному классу: почему пандемия приведет к падению рейтингов власти

Нынешний кризис неминуемо вызовет снижение поддержки власти

Forbes
Краткая история выдуманных языков: эсперанто, сольресоль, новояз Краткая история выдуманных языков: эсперанто, сольресоль, новояз

Зачем люди разрабатывают новые языки?

Популярная механика
Я виновата перед детьми, что выбрала им такого отца Я виновата перед детьми, что выбрала им такого отца

Как избавиться от чувства вины перед детьми из-за поступков бывшего партнера?

Psychologies
Они хотели обогнать СССР и США: космическая программа Замбии Они хотели обогнать СССР и США: космическая программа Замбии

Бедная африканская страна пообещала высадиться на Луне раньше СССР и США

Популярная механика
Ближе к телу: как меняется мода на мужское белье и у каких марок его искать Ближе к телу: как меняется мода на мужское белье и у каких марок его искать

Что изменилось в сегменте мужского белья и где его можно купить

Esquire
Исследователи смогли обмануть разные сканеры отпечатков пальцев в 80 процентах случаев Исследователи смогли обмануть разные сканеры отпечатков пальцев в 80 процентах случаев

Копии отпечатков пальцев работают со сканерами в смартфонах в 80% случаев

N+1
Лисичка-сестричка Лисичка-сестричка

Добровинский с волшебной сказкой про природу — жадную, наивную и полную чудес

Tatler
Улыбайтесь, вы на работе. Сможет ли удаленка заменить компаниям офисы Улыбайтесь, вы на работе. Сможет ли удаленка заменить компаниям офисы

Станут ли компании возвращать сотрудников в офис после окончания эпидемии

Forbes
Мне очень везет в любви Мне очень везет в любви

В прошлом году Дженнифер Энистон исполнилось 50 лет

Добрые советы
Как полностью удалить уже удаленную программу? Как полностью удалить уже удаленную программу?

Даже удаленный с диска софт может оставлять следы в системе

CHIP
Домашняя работа Домашняя работа

Алексей Воробьёв рассказал, как он переживает пандемию в Америке

OK!
Тревожная мать Тревожная мать

Увлечение материнскими форумами породили «синдром тревожной матери»

Здоровье
Почему у папы печень больше? Почему у папы печень больше?

Женщины и мужчины отличаются друг от друга куда больше, чем мы привычно считаем

Maxim
Рогатина в волчье логово Рогатина в волчье логово

Штурм Кенигсберга стал самой скоротечной за всю войну операцией

Эксперт
Как уговорить бренд первой леди США сотрудничать с вашим стартапом Как уговорить бренд первой леди США сотрудничать с вашим стартапом

Будьте настойчивы и прозрачны, и вам откроются двери компаний

Forbes
Чудеса и аномалии великой войны Чудеса и аномалии великой войны

В 1941–1945 годах события пошли по наименее вероятному из возможных вариантов

Эксперт
Нет такого слова Нет такого слова

Как пропадают из нашей жизни целые явления, а мы этого даже не замечаем

GQ
Не надо стесняться Не надо стесняться

Кто они? Активистки движения «акне-позитив». Чего они хотят?

Glamour
Через 10 лет планету ждёт резкое сокращение биоразнообразия Через 10 лет планету ждёт резкое сокращение биоразнообразия

70% видам на планете грозит сокращение

National Geographic
«Молния» безопасности: самая экзотическая дорожная машина «Молния» безопасности: самая экзотическая дорожная машина

Road Zipper – машина для перестановки барьеров

Популярная механика
Удивительное зрение голубей Удивительное зрение голубей

В восприятии голубей объекты движутся гораздо медленнее, чем для человека

National Geographic
Тайные линии: что скрывает наша кожа Тайные линии: что скрывает наша кожа

Человеческая кожа скрывает сложные узоры линий, о которых вы вряд ли подозревали

Популярная механика
Елена Аникеева: Как женщине добиться успеха в бизнесе Елена Аникеева: Как женщине добиться успеха в бизнесе

Как в реалиях российского рынка превратить себя в бизнес-леди

СНОБ
Открыть в приложении