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

Почему современные тренды ЗОЖ чаще всего ошибочны Почему современные тренды ЗОЖ чаще всего ошибочны

С чего на самом деле надо начинать заботу о своем здоровье

СНОБ
Любовь до гроба: последние возлюбленные жестоко убитых политиков – кто они Любовь до гроба: последние возлюбленные жестоко убитых политиков – кто они

После громких убийств политиков, удар на себя принимали их жены и подруги

Cosmopolitan
Создан биоактивный материал, уничтожающий бактерии несколькими путями Создан биоактивный материал, уничтожающий бактерии несколькими путями

Ученые НИТУ «МИСиС» разработали биоактивное покрытие для титановых имплантатов

Популярная механика
Модельной популяции нематод оказалась выгодна ранняя смерть взрослых червей Модельной популяции нематод оказалась выгодна ранняя смерть взрослых червей

Благодаря ранней смерти взрослых особей, пищи хватает для развития личинок

N+1
7 продуктов, убивающих стресс и тревогу (нам это сейчас всем пригодится) 7 продуктов, убивающих стресс и тревогу (нам это сейчас всем пригодится)

Еда, в состав которой входят элементы, помогающие организму «поймать дзен»

Playboy
Для рывка: все о пользе и вреде пива Для рывка: все о пользе и вреде пива

Чего в пиве хорошего, а чего плохого, и вообще — вредно пиво в итоге или полезно

Популярная механика
Секс на карантине: да, нет, не знаю Секс на карантине: да, нет, не знаю

Изоляция с любимым человеком — что может быть приятнее

Psychologies
Юрий Колокольников: «Нынешняя ситуация может дать миру огромный толчок» Юрий Колокольников: «Нынешняя ситуация может дать миру огромный толчок»

Что делать заядлому театралу в период карантина?

Grazia
Что посмотреть: 11 исторически точных фильмов о болезнях Что посмотреть: 11 исторически точных фильмов о болезнях

Персонажи этих фильмов страдают от самых разных болезней: от скарлатины до СПИДа

Cosmopolitan
Границы открыты! Границы открыты!

Какие профессии будут востребованы в будущем

Лиза
Чего боялись Альфред Хичкок, Стивен Кинг и другие «короли ужасов» Чего боялись Альфред Хичкок, Стивен Кинг и другие «короли ужасов»

Даже у гениальных умельцев создавать ужас были свои фобии

GQ
9 звездных пар, которые возобновили отношения после разрыва 9 звездных пар, которые возобновили отношения после разрыва

Знаменитости, которые не смогли позабыть бывших возлюбленных

Cosmopolitan
Рем Колхас. Трудолюбивый монах Рем Колхас. Трудолюбивый монах

«Я обязан России очень многим. Благодаря ей стал архитектором»

Караван историй
Морские коньки усмирили иммунитет ради вынашивания детенышей Морские коньки усмирили иммунитет ради вынашивания детенышей

У морских коньков обнаружили комплекс приспособлений к беременности

N+1
«Мы даже не знали, как хорошо жили». Сомелье Влада Лесниченко о кризисе виноделия и незаконных доставках в изоляции «Мы даже не знали, как хорошо жили». Сомелье Влада Лесниченко о кризисе виноделия и незаконных доставках в изоляции

Как российские виноделы могут заработать на пандемии?

Forbes
Недоступные кредиты под 0%: почему бизнес слабо берет у банков бесплатные деньги Недоступные кредиты под 0%: почему бизнес слабо берет у банков бесплатные деньги

С апреля российские банки начали выдавать кредиты на выплату зарплаты под 0%

Forbes
Лучшие анекдоты про Ленина и его любимую революцию Лучшие анекдоты про Ленина и его любимую революцию

Чтобы не забывать, где ты живешь и как ты здесь оказался

Maxim
Карина-вирус! Карина-вирус!

В это тревожное время героиней обложки стала главная медсестра страны

Maxim
Антипрививочники преувеличили последствия катастроф и болезней Антипрививочники преувеличили последствия катастроф и болезней

Противники вакцинации склонны преувеличивать последствия негативных событий

N+1
Как выглядят штрафы за езду без пропуска. Фото постановлений Как выглядят штрафы за езду без пропуска. Фото постановлений

Автомобилисты о первых штрафах в 5000 рублей за нарушение режима самоизоляции

РБК
Так и манит Так и манит

Нарочито вычурный дом под Парижем очаровал дизайнера Пьера Гоналона

AD
Расул Чабдаров: «Я кавказец, и это определяет меня полностью, от начала и до конца» Расул Чабдаров: «Я кавказец, и это определяет меня полностью, от начала и до конца»

Еще несколько лет Расул Чабдаров водил такси

Esquire
6 привычек перед сном, которые тебе вредят 6 привычек перед сном, которые тебе вредят

Бессонница, усталость? Не беги сразу к врачу — возможно, ты делаешь это на ночь

Cosmopolitan
Окно пандемии: инвестирование с мозгами, или время новых возможностей Окно пандемии: инвестирование с мозгами, или время новых возможностей

Впервые за последние 10 лет сменилась парадигма инвестирования

Forbes
Гигантская. Критические дни Бетельгейзе Гигантская. Критические дни Бетельгейзе

Разбираемся с причинами глубокого «обморока» Бетельгейзе

Наука и жизнь
«Могут возникнуть какие-то технические проблемы»: Собянин утвердил порядок получения пропусков в Москве «Могут возникнуть какие-то технические проблемы»: Собянин утвердил порядок получения пропусков в Москве

Собянин утвердил порядок выдачи спецпропусков для передвижения по Москве

Forbes
Исландия на будущее Исландия на будущее

Северный яхтинг давно захватил сердца любителей паруса

Robb Report
10 миллиардеров поколения 20-летних: самые молодые участники рейтинга Forbes 10 миллиардеров поколения 20-летних: самые молодые участники рейтинга Forbes

Попасть в глобальный список миллиардеров Forbes до 30 лет непросто

Forbes
Губернатор Нижегородской области Глеб Никитин: Наш регион пока следует германскому сценарию борьбы с пандемией Губернатор Нижегородской области Глеб Никитин: Наш регион пока следует германскому сценарию борьбы с пандемией

Что происходит сейчас в Нижегородской области, рассказал губернатор Глеб Никитин

СНОБ
Поворот «налево» запрещен: как победить воровство в компании Поворот «налево» запрещен: как победить воровство в компании

На вопрос, сколько воруют в вашей компании, нет точного ответа

Forbes
Открыть в приложении