Το νέο πολυμερές αντιδρά στο μηχανικό στρες σχεδόν σαν μυ

Μια σημαντική ικανότητα ενός τέτοιου βιολογικού ιστού όπως οι μύες είναι η αυτοθεραπεία και η αυτο-ενδυνάμωση. Το

εμφανίζεται ως απόκριση σε ζημιά που προκαλείται απόαπό εξωτερικές δυνάμεις. Τα περισσότερα τεχνητά πολυμερή αποικοδομούνται μη αναστρέψιμα όταν υποβάλλονται σε επαρκή μηχανική καταπόνηση. Αυτό τα καθιστά λιγότερο χρήσιμα, για παράδειγμα, για την παραγωγή τεχνητών οργάνων. Τι θα γινόταν όμως αν μπορούσατε να δημιουργήσετε πολυμερή που αντιδρούν χημικά στη μηχανική καταπόνηση και να χρησιμοποιούν αυτήν την ενέργεια για να βελτιώσουν τις ιδιότητές τους; 

Σε πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στοAngewandte Chemie International Edition, μια ομάδα επιστημόνων από το Tokyo TechΤο Ινστιτούτο, το Πανεπιστήμιο Yamagata και το Ινστιτούτο Χημικής Έρευνας Sagami, Ιαπωνία, έχουν σημειώσει σημαντικές προόδους στον τομέα των χύμα αυτοενισχυόμενων ουσιών. Το νέο πολυμερές τους ανταποκρίνεται στη μηχανική καταπόνηση σχεδόν όπως οι μυς.

Συνθετικές τμηματοποιημένες πολυουρεθάνες (SPU),που περιέχει θραύσματα δι-φθορενυλο ηλεκτρινονιτριλίου (DFSN) και ομάδες μεθακρυλοϋλίου. Τα προκύπτοντα ελαστομερή σχηματίζουν ροζ ρίζες κυανοφθορενίου και άλλαξαν χρώμα όταν συμπιέζονται ή τεντώνονται. Αυτό είναι το πρώτο παράδειγμα αντιδράσεων διασταυρούμενης σύνδεσης με δύναμη που επιτυγχάνεται μόνο με το τέντωμα ή τη σύσπαση ενός μαζικού φιλμ. Πίστωση: Tokyo Tech

Η ομάδα δημιούργησε τμηματοποιημένη πολυουρεθάνηπολυμερείς αλυσίδες με σκληρά και μαλακά λειτουργικά τμήματα. Τα μαλακά τμήματα περιέχουν μόρια DFSN που λειτουργούν ως ο «πιο αδύναμος κρίκος» τους, με τα δύο μισά να συνδέονται με έναν μόνο ομοιοπολικό δεσμό. Οι πλευρικές αλυσίδες των μαλακών τμημάτων καταλήγουν σε μονάδες μεθακρυλοϋλίου. Όταν το πολυμερές υποβάλλεται σε μηχανική καταπόνηση, όπως απλή συμπίεση ή τάση, το μόριο DFSN διασπάται σε δύο ίσες ρίζες κυανοφθορενίου (CF). Αυτές οι ρίζες CF, σε αντίθεση με το DFSN, έχουν ροζ χρώμα, καθιστώντας εύκολη την οπτική ανίχνευση της βλάβης.

Έχουμε αναπτύξει επιτυχώς άνευ προηγουμένουΜηχανικά αντιδραστικά πολυμερή που εμφανίζουν αλλαγή χρώματος, φθορισμό και αυτο-ενίσχυση. Αυτή είναι μια σημαντική πρόοδος στη βασική έρευνα της μηχανοχημείας και των εφαρμογών της στην επιστήμη των υλικών.

Ο καθηγητής Hideyuki Otsuka, ηγήθηκε της μελέτης

Οι ελκυστικές ιδιότητες και η λειτουργικότητα των ανεπτυγμένων πολυμερών είναι χρήσιμες, για παράδειγμα, για τη διαισθητική ανίχνευση ζημιών και τη δημιουργία προσαρμοστικών υλικών.

Διαβάστε περισσότερα

Κοιτάξτε μια εικόνα 8 τρισεκατομμύρια pixel του Άρη

Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μια αντικατάσταση για τη θεωρία της σχετικότητας. Ποια είναι η ουσία της «θεωρίας των πάντων»;

Οι επιστήμονες έχουν βρει αποδείξεις διασταύρωσης σύγχρονων ανθρώπων με τους Νεάντερταλ

Η μηχανοχημεία είναι ένας κλάδος της χημείας που μελετά την αλλαγή στις ιδιότητες των ουσιών και των μιγμάτων τους, καθώς και φυσικοχημικούς μετασχηματισμούς υπό μηχανικό στρες, κατά τη διάρκεια παραμόρφωσης, τριβής και συμπίεσης σοκ.