O novo polímero reage ao estresse mecânico quase como um músculo

Uma capacidade importante de tecidos biológicos como os músculos é a autocura e o autofortalecimento. Isto

ocorre em resposta a danos causados ​​porpor forças externas. A maioria dos polímeros artificiais degrada-se irreversivelmente quando submetidos a esforços mecânicos suficientes, o que os torna menos úteis, por exemplo, para a produção de órgãos artificiais. Mas e se você pudesse criar polímeros que reagissem quimicamente ao estresse mecânico e usassem essa energia para melhorar suas propriedades?

Num estudo recente publicado emAngewandte Chemie International Edition, um grupo de cientistas da Tokyo TechInstitute, Universidade Yamagata e Instituto Sagami de Pesquisa Química, no Japão, fizeram avanços significativos no campo de substâncias auto-reforçadoras em massa. Seu novo polímero responde ao estresse mecânico quase como um músculo.

Poliuretanos segmentados sintetizados (SPU),contendo fragmentos de di-fluorenil succinonitrila (DFSN) e grupos metacriloílo. Os elastômeros resultantes formaram radicais de cianofluoreno rosa e mudaram de cor quando comprimidos ou esticados. Este é o primeiro exemplo de reações de reticulação acionadas por força alcançadas apenas pelo alongamento ou contração de um filme a granel. Crédito: Tokyo Tech

A equipe criou poliuretano segmentadocadeias poliméricas com segmentos funcionais duros e moles. Os segmentos moles contêm moléculas DFSN que atuam como o “elo mais fraco”, com ambas as metades conectadas por uma única ligação covalente. As cadeias laterais dos segmentos moles terminam em unidades metacriloil. Quando o polímero é submetido a tensões mecânicas, como simples compressão ou tensão, a molécula DFSN se divide em dois radicais cianofluoreno (CF) iguais. Esses radicais CF, ao contrário do DFSN, aparecem na cor rosa, facilitando a detecção visual dos danos.

Desenvolvemos com sucessopolímeros mecanoreativos que exibem mudança de cor, fluorescência e capacidade de auto-reforço. Este é um progresso significativo na pesquisa fundamental da mecanoquímica e suas aplicações na ciência dos materiais.

Professor Hideyuki Otsuka, liderou o estudo

As propriedades atraentes e a funcionalidade dos polímeros desenvolvidos são úteis, por exemplo, para a detecção intuitiva de danos e a criação de materiais adaptativos.

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A mecanoquímica é um ramo da química que estuda as mudanças nas propriedades das substâncias e suas misturas, bem como as transformações físico-químicas sob estresse mecânico, durante a deformação, fricção e compressão por choque.