2009年5月6日
降落伞绳索、攀爬绳索和智能桥梁涂料,压力过大时改变颜色几个可能的用途力敏聚合物的研究人员正在开发的伊利诺伊大学。
这表明进步mechanophore与弹性体在拉伸加载的图像。聚合物达到临界应变后,及红色的结果选择性共价键的乳沟mechanophore前失败。信贷:贝克曼研究所ITG,达伦·史蒂文森和亚历克斯赫雷斯
聚合物包含机械称为mechanophores活跃分子。当推或拉一个力,在mechanophores触发特定的化学反应。
“这直接构建函数提供了一种新的方法合成材料,”南希·赛托斯说,一个威利•美国材料科学与工程教授的我。亚博网站下载亚博老虎机网登录“创建mechanophores开门,可以执行不同的响应函数,包括感知和自我强化,当压力。”
在以往的研究中,赛托斯和合作者显示他们可以利用机械力诱导mechanophore-linked聚合物在溶液中反应。现在,报告在5月7日出版的《自然》杂志上,研究人员展示他们可以执行类似的壮举在固体聚合物。
机械化学诱导激活(也称为机械转导)使一个非凡的一系列生理过程,包括感官触觉,听觉和平衡,以及增长和重构的组织和骨头。
类似于生物系统的响应行为,机械能的通灵选择性地引发反应,改变或增强材料的属性即被美国利用的研究人员。
在关键材料系统,如聚合物用于飞机部件、感知和自我强化功能可以用来报告损伤和警告潜在的组件失败,缓慢的扩散破坏延长材料的寿命,甚至修复损伤早期阶段,以避免灾难性的失败。
”耦合机械能直接结构响应,所需的功能可能恰恰与引发刺激,”赛托斯说,他也附属于大学的贝克曼研究所。
在工作中,研究人员利用分子称为spiropyrans,一种很有前途的一类分子探针作为color-generating mechanophores,能够生动的颜色变化时进行机械化学的变化。通常无色,实验中使用的spiropyran变成红色或紫色当暴露于一定水平的机械应力。
“机械应力诱发的spiropyran开环反应材料的颜色变化,”道格拉斯·戴维斯说,研究生研究助理和论文的第一作者。“反应是可逆的,所以我们可以重复的打开和关闭mechanophore。”
“Spiropyrans可以作为分子探针来帮助理解压力的影响和累积损伤在高分子材料,从而为评估提供一个机会,修改和完善失败之前,”戴维斯说。亚博网站下载
为了演示机械化学的反应,研究人员准备两个不同mechanophore-linked聚合物并对其进行了不同程度的机械应力。
在一个聚合物弹性体,材料拉伸,直到断为两截。鲜艳的颜色改变聚合物发生前。
第二聚合物形成刚性珠子直径几百微米。珠子被挤压时,由无色变为紫色。
颜色变化发生在两种聚合物可以作为一个合适的指标多少压力机械部分或结构部件的材料经历了。
“我们已经非常无缝地从化学材料,从材料我们现在进入工程应用,”赛托斯说。亚博网站下载“mechanophore设计规则有更深一层的认识和有效的化学反应途径,我们设想新类局部改造的动态响应性聚合物,通过重组甚至再生机械的监管。”