Naujasis polimeras į mechaninį įtempimą reaguoja beveik kaip raumenys

Svarbus tokio biologinio audinio, kaip raumenys, gebėjimas yra savęs išgydymas ir savęs stiprinimas. Tai

atsiranda kaip atsakas į padarytą žaląišorinėmis jėgomis. Dauguma dirbtinių polimerų suyra negrįžtamai, kai yra veikiami pakankamo mechaninio įtempimo, todėl jie tampa mažiau naudingi, pavyzdžiui, dirbtinių organų gamybai. Bet ką daryti, jei galėtumėte sukurti polimerus, kurie chemiškai reaguoja į mechaninį įtempimą ir panaudotų tą energiją savo savybėms pagerinti? 

Neseniai paskelbtame tyrime„Angewandte Chemie“ tarptautinis leidimas, mokslininkų grupė iš Tokyo TechYamagata universiteto institutas ir Sagami Cheminių tyrimų institutas, Japonija, padarė didelę pažangą masinių savaime stiprinančių medžiagų srityje. Jų naujasis polimeras reaguoja į mechaninį įtempimą beveik kaip raumenys.

Sintezuoti segmentuoti poliuretanai (SPU),turintys di-fluorenilo sukcinonitrilo (DFSN) fragmentus ir metakriloilo grupes. Gauti elastomerai suformavo rožinius cianofluoreno radikalus ir suslėgdami ar ištempdami pakeitė spalvą. Tai yra pirmasis jėgos sukeltų kryžminių reakcijų pavyzdys, pasiekiamas tik ištempiant arba sutraukiant birią plėvelę. Kreditas: Tokyo Tech

Komanda sukūrė segmentuotą poliuretanąpolimerinės grandinės su kietais ir minkštais funkciniais segmentais. Minkštuose segmentuose yra DFSN molekulių, kurios veikia kaip „silpniausia grandis“, abi pusės sujungtos vienu kovalentiniu ryšiu. Minkštųjų segmentų šoninės grandinės baigiasi metakriloilo vienetais. Kai polimeras yra veikiamas mechaninio įtempimo, pvz., paprasto suspaudimo ar įtempimo, DFSN molekulė skyla į du vienodus cianofluoreno (CF) radikalus. Šie CF radikalai, skirtingai nei DFSN, atrodo rausvos spalvos, todėl žalą lengva aptikti vizualiai.

Mes sėkmingai sukūrėme beprecedentįmechanoreaktyvūs polimerai, turintys spalvų pasikeitimą, fluorescenciją ir savaiminį sustiprėjimą. Tai reikšminga pažanga atliekant fundamentinius mechanochemijos tyrimus ir jų taikymą medžiagų moksle.

Tyrimui vadovavo profesorius Hideyuki Otsuka

Patrauklios sukurtų polimerų savybės ir funkcionalumas yra naudingi, pavyzdžiui, intuityviam pažeidimų aptikimui ir adaptyvių medžiagų kūrimui.

Skaityti daugiau

Pažvelkite į 8 trilijonų pikselių Marso vaizdą

Mokslininkai sukūrė reliatyvumo teorijos pakaitalą. Kokia yra „visko teorijos“ esmė?

Mokslininkai rado įrodymų, kad šiuolaikiniai žmonės susikryžiavo su neandertaliečiais

Mechanochemija yra chemijos šaka, tirianti medžiagų ir jų mišinių savybių pokyčius, taip pat fizikines ir chemines transformacijas veikiant mechaniniam įtempiui deformacijos, trinties ir smūgio metu.