Het nieuwe polymeer reageert bijna als spieren op mechanische belasting

Een belangrijk vermogen van biologisch weefsel zoals spieren is zelfherstel en zelfversterking.Het

treedt op als reactie op schade veroorzaakt door externe krachten.De meeste door de mens gemaakte polymeren worden onomkeerbaar vernietigd onder voldoende mechanische belasting. Maar wat als het mogelijk zou zijn om polymeren te maken die chemisch reageren?en deze energie gebruikten om hun eigenschappen te verbeteren? 

In een recente studie gepubliceerd inAngewandte Chemie International Edition, een groep wetenschappers van het Tokyo Institute of Technology, Yamagata University, en het Sagami Institute of Chemical Research, Japan, hebben aanzienlijke vooruitgang geboekt op het gebied van zelfhardende bulkstoffen. Hun nieuwe polymeerHet reageert op mechanische stress, bijna zoals spieren.

Gesegmenteerde polyurethanen (SPU),met di-fluorenyl succinonitril (DFSN) fragmenten en methacryloylgroepen. De resulterende elastomeren vormden roze cyaanfluoreenradicalen en veranderden van kleur wanneer ze werden samengedrukt of uitgerekt. Dit is het eerste voorbeeld van door kracht aangedreven verknopingsreacties die alleen worden bereikt door een bulkfilm uit te rekken of samen te trekken. Krediet: Tokyo Tech

Het team creëerde gesegmenteerde polyurethaanpolymeerketens met stijve en zachte functionele segmenten.De zachte segmenten bevatten DFSN-moleculen die fungeren als hun "zwakste schakel", waarbij beide helften verbonden zijn door een enkele covalente binding.De zijketens van de zachte segmenten eindigen in methacryloylschakels.mechanische belasting, bijv. eenvoudige compressie of uitrekking, wordt het DFSN-molecuul gesplitst in twee gelijke cyanofluoreen (CF) radicalen.Deze CF-radicalen krijgen, in tegenstelling tot DFSN, een roze kleur, waardoorHet is gemakkelijk om schade visueel te detecteren.

We hebben ons met succes ongekend ontwikkeldmechanoreactieve polymeren die kleurverandering, fluorescentie en zelfversterkend vermogen vertonen. Dit is een belangrijke vooruitgang in fundamenteel onderzoek van mechanochemie en de toepassingen ervan in de materiaalkunde.

Prof. Hideyuki Otsuka, die de studie leidde

De aantrekkelijke eigenschappen en functionaliteit van de ontwikkelde polymeren zijn bijvoorbeeld bruikbaar voor intuïtieve schadedetectie en het creëren van adaptieve materialen.

Lees verder

Kijk naar een afbeelding van 8 biljoen pixels van Mars

Wetenschappers hebben een vervanging voor de relativiteitstheorie ontwikkeld. Wat is de essentie van de "theorie van alles"?

Wetenschappers hebben bewijs gevonden van kruising van moderne mensen met Neanderthalers

Mechanochemie is een tak van de chemie die de verandering in de eigenschappen van stoffen en hun mengsels bestudeert, evenals fysisch-chemische transformaties onder mechanische spanning, tijdens vervorming, wrijving en schokcompressie.