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

Идея: Читать живопись Идея: Читать живопись

Инсталляция «Апология иммерсивной пустоты» – искусство не для всех

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

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

Cosmopolitan
Зачем в начале 1950-х в США детям делали татуировки с их группой крови Зачем в начале 1950-х в США детям делали татуировки с их группой крови

Программа по татуированию детей в США длилась до окончания Корейской войны

Maxim
Не переплачивай! 10 готовых блюд, которые пора перестать покупать Не переплачивай! 10 готовых блюд, которые пора перестать покупать

Иногда нет времени на готовку, и мы покупаем готовые блюда в магазине

Cosmopolitan
Выжить в консервной банке Выжить в консервной банке

Франчайзинговая сеть «Хороший выбор» дает ритейлерам шанс преодолеть кризис

Эксперт
А дома лучше А дома лучше

Основатель Capital Group Павел Тё построил самую дорогую квартиру в Москве

Tatler
Техника для гипноза, галлюцинаций и сна: что такое Техника для гипноза, галлюцинаций и сна: что такое

Для чего нужны мозговые машины и опасны ли они

Популярная механика
Самый стойкий знак зодиака - кто он? Самый стойкий знак зодиака - кто он?

На кого из знаков зодиака можно опереться в это непростое время?

Cosmopolitan
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
Физики наладили 30-метровую линию квантовой связи в турбулентных потоках воды Физики наладили 30-метровую линию квантовой связи в турбулентных потоках воды

По оценке физиков максимум распространения информации под водой - 80 метров

N+1
«Придется начинать с нуля»: как пандемия уничтожила спортивную event-индустрию «Придется начинать с нуля»: как пандемия уничтожила спортивную event-индустрию

Как карантин сломал десятилетний бизнес Михаила Громова

Forbes
Действительно ли цвета отражают наш внутренний мир Действительно ли цвета отражают наш внутренний мир

Может ли любовь к черному выдать окружающим ваше состояние

GQ
«Это великий социальный эксперимент» «Это великий социальный эксперимент»

Как меняется общество во время и после карантина

Огонёк
Эффект 14 популярных диет не продержался больше года Эффект 14 популярных диет не продержался больше года

Какая из существующих диет эффективнее всего?

N+1
Без парты и доски. Мама, учитель и эксперт — о платформах для образования онлайн Без парты и доски. Мама, учитель и эксперт — о платформах для образования онлайн

Первый месяц дистанционного обучения позади

СНОБ
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
Дефолт 1998 года: что происходило с машинами и ценами Дефолт 1998 года: что происходило с машинами и ценами

Все, что надо знать о катастрофическом 1998-м

РБК
Каким будет надвигающийся банковский кризис Каким будет надвигающийся банковский кризис

К осени банковский сектор столкнется с ухудшением качества кредитных портфелей

Forbes
Как выжить ипохондрику в разгар пандемии Как выжить ипохондрику в разгар пандемии

Как во время пандемии ипохондрики могут помочь сами себе и что делать их близким

Psychologies
Разум и чувства Разум и чувства

Дмитрий Лысенков о театре, семье и сочетании несочетаемого в характере

OK!
Реакция на запахи предсказала выход из вегетативного состояния Реакция на запахи предсказала выход из вегетативного состояния

Также удалось предсказать выживаемость пациентов с нарушениями сознания

N+1
«Как работает музыка» «Как работает музыка»

Отрывок из книги Дэвида Бирна: что и как музыка делает с человеком

N+1
Откуда берется ядерное топливо и почему люди не облучаются Откуда берется ядерное топливо и почему люди не облучаются

Атомная энергетика для большинства из нас нечто таинственное и чертовски опасное

Популярная механика
Жертвы катастроф и конкуренции: куда подевались британские лайнеры Жертвы катастроф и конкуренции: куда подевались британские лайнеры

Реактивные гражданские лайнеры, которые производила Великобритания

Популярная механика
Магнитные наночастицы отрегулировали работу надпочечников крыс Магнитные наночастицы отрегулировали работу надпочечников крыс

Через термочувствительные каналы

N+1
Невымирающий вид: Lada 4x4 и ее 5 модификаций Невымирающий вид: Lada 4x4 и ее 5 модификаций

ВАЗ-2121 - уникальный внедорожник, не теряющий популярности

Популярная механика
Мусор против кризиса: как раздельный сбор отходов оздоровит экономику Мусор против кризиса: как раздельный сбор отходов оздоровит экономику

Сбор мусора в два контейнера – это реальная помощь экономике

Популярная механика
Краткая история выдуманных языков: эсперанто, сольресоль, новояз Краткая история выдуманных языков: эсперанто, сольресоль, новояз

Зачем люди разрабатывают новые языки?

Популярная механика
«Певцы не могут молчать» «Певцы не могут молчать»

Худрук театра «Геликон-опера» Дмитрий Бертман — об искусстве выживания

Огонёк
Дневники патологоанатома об особенностях работы Дневники патологоанатома об особенностях работы

Отрывок из книги Джуди Мелинека «Ты труп, приятель»

Maxim
Открыть в приложении