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
7 «полезных» привычек, от которых не стоит ждать ничего хорошего 7 «полезных» привычек, от которых не стоит ждать ничего хорошего

Некоторые привычки могут быть не просто вредны, а даже опасны!

Cosmopolitan
Дудь и актеры вместо политиков: кому теперь доверяют россияне Дудь и актеры вместо политиков: кому теперь доверяют россияне

Юрий Дудь вошел в десятку публичных деятелей, которым россияне доверяют

Forbes
«Вторая смена»: как женщин приучали к домашнему труду и отучали от саморазвития «Вторая смена»: как женщин приучали к домашнему труду и отучали от саморазвития

Наталья Абаканович выяснила, о чем писали в прошлом веке

Cosmopolitan
День сурка. Правила выживания на карантине от инвестора Дмитрия Волкова День сурка. Правила выживания на карантине от инвестора Дмитрия Волкова

Нынешняя эпидемия не знает классовых различий — сидят на карантине и болеют все

Forbes
Море зовёт Море зовёт

Традиционный яхтенный обзор в майском номере Robb Report

Robb Report
«Для вас карантин — это шок, а для нас это обычная жизнь». Эксперты об изоляции семей с аутичными детьми «Для вас карантин — это шок, а для нас это обычная жизнь». Эксперты об изоляции семей с аутичными детьми

Почему опыт особых семей сегодня актуален для всех

СНОБ
«Таксист — это не курьер». Агрегаторы ввели тарифы на доставку «Таксист — это не курьер». Агрегаторы ввели тарифы на доставку

Сервисы такси предлагают новые услуги доставки, почему водители недовольны этим

РБК
Антипрививочники преувеличили последствия катастроф и болезней Антипрививочники преувеличили последствия катастроф и болезней

Противники вакцинации склонны преувеличивать последствия негативных событий

N+1
«Любые отсрочки выглядят издевательскими»: что на самом деле нужно бизнесу от государства в кризис «Любые отсрочки выглядят издевательскими»: что на самом деле нужно бизнесу от государства в кризис

Каких мер поддержки бизнесу не хватает от властей в кризис

Forbes
Что нам мешает обратиться к психотерапевту Что нам мешает обратиться к психотерапевту

Перечень нелепых предубеждений, которые оттягивают наш поход к психотерапевту

Psychologies
Экзамен по жизни Экзамен по жизни

Став взрослыми, мы то и дело сталкиваемся с различными испытаниями

Psychologies
6 главных мифов об алкоголе 6 главных мифов об алкоголе

Где находится грань между алкоголизмом и желанием выпить после напряженного дня?

Популярная механика
«Думаем, как заработать, а потом — о вирусе». Что будет с такси «Думаем, как заработать, а потом — о вирусе». Что будет с такси

Электронные пропуска и новые запреты — как работают правила для такси

РБК
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
Силы добра. Можно ли преуспеть в неспокойные времена Силы добра. Можно ли преуспеть в неспокойные времена

Руководители НКО дают несколько важных уроков преуспевания в неспокойные времена

Forbes
Легкий люкс Легкий люкс

На Кипре тишины больше нет, так что деньги переезжают в Люксембург

Tatler
Вечный двигатель: чем советский внедорожник покорил весь мир Вечный двигатель: чем советский внедорожник покорил весь мир

Чем так уникален и интересен советский внедорожник из 1970-х

Популярная механика
История в обложках и платьях История в обложках и платьях

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

Weekend
Женщина, которая поет Женщина, которая поет

Защитница океанов, актриса, мать и лицо культового аромата — Марион Котийяр

Vogue
Метеориты выдали несколько изолированных резервуаров воды в мантии Марса Метеориты выдали несколько изолированных резервуаров воды в мантии Марса

Формирование Марса не сопровождалось активным перемешиванием мантии

N+1
Утихомирили зверя: звёздные красотки, которые приручили бабников и бунтарей Утихомирили зверя: звёздные красотки, которые приручили бабников и бунтарей

Героини нашего материала смогли изменить своих мужчин

Cosmopolitan
Машины для битья: как американцы используют Машины для битья: как американцы используют

На что идёт армия США, чтобы подготовиться к потенциальному конфликту с Россией

Популярная механика
Посягнули на святое: что делать, если вам сокращают зарплату во время пандемии Посягнули на святое: что делать, если вам сокращают зарплату во время пандемии

Как вести себя, если руководство объявило, что ваш доход придется сократить

Forbes
Еще 7 хороших детективных сериалов, которые ты мог пропустить Еще 7 хороших детективных сериалов, которые ты мог пропустить

Хорошая компания для самоизоляции

Maxim
Мыслить нелинейно Мыслить нелинейно

Элегантный интерьер в духе респектабельного шика

SALON-Interior
Убираем жир с живота за две недели не выходя из дома Убираем жир с живота за две недели не выходя из дома

Как избавиться от «спасательного круга» из жира, не выходя из дома

Cosmopolitan
Страстная неделя Страстная неделя

Половина гостей Недель моды взбунтовалась против самого факта их существования

Vogue
YouTube-блогер — о мотивации к благотворительности, соцсетях и космосе YouTube-блогер — о мотивации к благотворительности, соцсетях и космосе

Руслан Усачев — о том, нужно ли мотивировать людей на помощь друг другу

РБК
От малой до Великой От малой до Великой

Эль Фэннинг. Актриса, начинающий фильммейкер и новая Екатерина II

Glamour
Открыть в приложении