Пластик меняет цвет при деформации

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

Учёным из университета Иллинойса (University of Illinois at Urbana Champaign) впервые удалось "научить" пластик менять цвет при растяжении и надавливании. Смогут ли теперь материалы "рассказывать", к примеру, о появившихся в них трещинах?

Пару лет назад кто-то из американских учёных заметил, что если в центр полимерной цепи поместить круглую молекулу, которую они назвали "механофор" (mechanophore), то под воздействием механического напряжения она разорвётся и пластик изменит цвет.

Правда, тогда речь шла о растворе полимера, который обрабатывали ультразвуком.

Теперь материаловеды Нэнси Соттос (Nancy Sottos) и Джеффри Мур (Jeffrey Moore) решили поэкспериментировать с полимерами и механофорами дальше.

Поначалу они беспокоились, что связи будут рваться где попало, не затрагивая механофоры. Но с помощью соединений под названием "спиропираны" (spiropyrans) учёные всё же смогли окрасить "твёрдый" пластик в различные цвета. Точнее, как уже было сказано, цветовое изменение происходило по мере нарастания механического напряжения (имел место переход от бесцветного к красному или же фиолетовому цвету).

По достижении предельно допустимой деформации (ещё до разрыва) материал резко изменил свой цвет (фото University of Illinois at Urbana Champaign).

По достижении предельно допустимой деформации (ещё до разрыва) материал резко изменил свой цвет (фото University of Illinois at Urbana Champaign).

Чтобы продемонстрировать новый материал в работе, исследователи использовали два виде "механофоров". В первом случае они добавили их к эластомеру и растягивали его до тех пор, пока полоска не разорвалась на две части. Во втором опыте из полимера создали мельчайшие бусины (порядка сотен микрометров в диаметре). При сжатии они поменяли свой цвет. Видео:

"Получился очень простой метод детектирования, — говорит Нэнси. – Разрыв связей приводит к изменению окраски".

Данная разработка – не первая в своём роде. Но она хороша тем, что делает шаг на встречу материалам, в которых повреждение будет не просто "показано", но и залечено. Причём не в ходе реакции нескольких веществ друг с другом, а сам материал будет способен возвращать свои молекулы в исходное состояние (восстанавливать разорванные связи).

Дело в том, что под воздействием яркого света круглые молекулы спиропиранов "закрываются" (и цвет снова исчезает). Однако пока не ясно, плюс это или всё-таки минус, ведь в определённых условиях данное свойство вещества может навредить.

Подробнее об этом открытии читайте в статье, опубликованной в журнале Nature.

Так в другой работе спиропиран открывал/закрывал молекулу белка под воздействием света определённой длины волны (иллюстрация Wesley Browne и Ben Feringa).

Так в другой работе спиропиран открывал/закрывал молекулу белка под воздействием света определённой длины волны (иллюстрация Wesley Browne и Ben Feringa).

Сейчас учёные мечтают, что их "механофоры" когда-нибудь будут указывать на место трещин в различных материалах и запускать реакцию самозалечивания.

То есть "цветным" пластиком можно будет покрывать мосты, элементы зданий, крылья самолётов и прочие конструкции, разрушение которых может привести к катастрофическим последствиям.

Rambler's Top100
Casino Bonus at bet365 uk