聚合材料“拉警報”重壓之下“紅了臉”
2009-05-08 來源:中國聚合物網
為了實現這一目標,由美國伊利諾伊大學厄本那—香檳分校的化學家Jeffrey Moore和材料科學家Nancy Sottos領導的研究小組,嘗試著讓聚合物具有感知并響應機械壓力的能力。
兩年前,該研究小組的一些成員發現,他們能夠在聚合物鏈的中央放入一個小環狀的分子——研究人員將其稱為mechanophores。作為對機械壓力的響應,這些小環在斷裂后能夠改變聚合物的顏色。但是mechanophores僅僅在這些聚合物處于溶液狀態時才會起作用——此時研究人員向它們施以高能超聲波重壓。
在當前的研究中,Moore、Sottos和他們的同事希望搞清相同的變化是否也會在固體塑料中實現。然而讓人擔心的是,極端的壓力是否會導致塑料在任意位置的斷裂。假如這樣的話,mechanophore通常不會發生變化,進而也就不會出現塑料顏色的變化。最終,研究人員在5月7日出版的《自然》雜志上報告說,mechanophore在固體塑料中的表現和他們預期的一樣。
這種能夠變化顏色的聚合物基本上可以用來涂在從橋梁到機翼的任何物體的表面,從而能夠在關鍵構造接近崩潰之前引起工程師的注意。應用相同的策略還可以設計出一系列具有不同功能的多種類的mechanophores,例如引發一種自我治愈的化學反應,以及將它們嵌入到聚合物分子中。Sottos表示:“這一發現讓人感到興奮,同時這也是一種普適的方法。”
美國奧斯汀市得克薩斯大學的化學家Chris Bielawski表示,這里有大量的應用正在等待機械響應聚合物的問世。首先,當一些材料——例如金屬和混凝土——開始失效時,它們會表現出應力疲勞的典型特征,如小裂縫。然而塑料在垮掉之前則很少有什么征兆。而新的變化顏色的聚合物則使得對不適當的壓力能夠作出響應的塑料的誕生成為了可能。Bielawski說,這項新的工作“讓很多人張大了嘴巴,并且充滿了希望”。
(科學網:群芳 譯自www.science.com)
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(責任編輯:chen)
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