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

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
Глобальная трансформация: три проблемы, которые придется решить властям во всем мире Глобальная трансформация: три проблемы, которые придется решить властям во всем мире

Три серьезные проблемы после пандемии

Forbes
Награда для героини Награда для героини

В поддержке и признании нуждаются все женщины

Robb Report
Электромобили начала XX века: великое изобретение прошлого Электромобили начала XX века: великое изобретение прошлого

Новое – это хорошо забытое старое

Популярная механика
«Такого никогда не было»: что означает отрицательная цена на американскую нефть «Такого никогда не было»: что означает отрицательная цена на американскую нефть

Впервые в истории цены на нефть марки WTI стали отрицательными

Forbes
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
«В индустрии полное безобразие»: как пандемия заставляет детские сады и школы мигрировать в онлайн «В индустрии полное безобразие»: как пандемия заставляет детские сады и школы мигрировать в онлайн

Кризис может стать толчком к новому этапу в развитии школ и детских садов

Forbes
Отходные пути Отходные пути

Хочешь спасти планету от мусора, начни со своей кухни

Vogue
Урсоловая кислота восстановила миелиновые оболочки нейронов у мышей со склерозом Урсоловая кислота восстановила миелиновые оболочки нейронов у мышей со склерозом

Урсоловая кислота может стать лекарством от рассеянного склероза

N+1
Я знаю, что вы делали прошлым вечером... Я знаю, что вы делали прошлым вечером...

Наши читатели рассказывают, как проводят 24 часа в сутки в кругу семьи

Лиза
Шедевр Церетели Шедевр Церетели

Двадцать лет Московскому музею современного искусства исполнилось в прошлом году

Tatler
Люди и звери на карантине Люди и звери на карантине

Домашний зверь поможет вам остаться человеком

СНОБ
Жизнь в черно-белых тонах Жизнь в черно-белых тонах

Почему гений футбола Эдуард Стрельцов столкнулся с советским обвинением

GQ
Лучшие песни про апокалипсис и конец света (плейлист) Лучшие песни про апокалипсис и конец света (плейлист)

Написание песен про окончательный конец всегда было особенным видом искусства

Maxim
Разведка и спецоперации Разведка и спецоперации

Первая часть ответов на вопросы о подготовке спецопераций Второй мировой войны

Дилетант
Ким Чен Ын и его автомобили. На чем ездят в Северной Корее Ким Чен Ын и его автомобили. На чем ездят в Северной Корее

Примечательные факты о машинах Ким Чен Ына и простых граждан Северной Кореи

РБК
Кариес, уходи! 8 советов, как сохранить здоровье зубов Кариес, уходи! 8 советов, как сохранить здоровье зубов

Как сэкономить на лечении зубов и ходить только на плановые осмотры

Cosmopolitan
Умори ближнего Умори ближнего

Марат Шабаев о том, как русский «Папа, сдохни» вовремя встретился с заграницей

Weekend
Ленин вне Мавзолея Ленин вне Мавзолея

Как и почему современное искусство оживляет образ вождя мирового пролетариата

Weekend
Вооружение Вооружение

Первая часть ответов на вопросы о вооружении стран времен Второй мировой войны

Дилетант
Керченский, Циндаоский и другие самые дорогие мосты в мире Керченский, Циндаоский и другие самые дорогие мосты в мире

Во сколько обходится строительство огромных мостов по всему миру

Популярная механика
Увлечение серьезных людей. Почему сейчас самое время играть в видеоигры и не стесняться этого Увлечение серьезных людей. Почему сейчас самое время играть в видеоигры и не стесняться этого

Почему именно видеоигры помогут в самоизоляции сохранить душевное спокойствие

Forbes
Долой лишнее! Куда сдавать старые ноутбуки, батарейки, текстиль и всё остальное Долой лишнее! Куда сдавать старые ноутбуки, батарейки, текстиль и всё остальное

Куда девать старую одежду и обувь, древние ноутбуки или стопки книг

Cosmopolitan
Самоизоляция – прекрасная пора для большой литературы Самоизоляция – прекрасная пора для большой литературы

«Евгений Онегин», «Рудин» и другие произведения, которыми мы обязаны пандемии

GQ
Как определить состояние здоровья по ступням Как определить состояние здоровья по ступням

Сейчас самое время обратить внимание на состояние своего здоровья

Популярная механика
Не надо стесняться Не надо стесняться

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

Glamour
Растительное vs коровье молоко: какое лучше добавить в кофе по мнению экспертов Растительное vs коровье молоко: какое лучше добавить в кофе по мнению экспертов

Действительно ли растительное молоко полезно для организма?

Cosmopolitan
Дефицит тестостерона помешал лейкоцитам справиться с меланомой Дефицит тестостерона помешал лейкоцитам справиться с меланомой

Это может объяснить повышенную распространенность меланомы у пожилых мужчин

N+1
Те же грабли: чем 2020-й будет напоминать начало 1990-х Те же грабли: чем 2020-й будет напоминать начало 1990-х

С такой ситуацией экономика РФ имела дело лишь в 1992-м

Forbes
Одна вокруг света: поставить кругосветку на паузу и вспомнить о прошлых приключениях Одна вокруг света: поставить кругосветку на паузу и вспомнить о прошлых приключениях

67-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко

Forbes
Открыть в приложении