Nový polymér reaguje na mechanické namáhanie takmer ako sval

Dôležitou schopnosťou takého biologického tkaniva, akým sú svaly, je samoliečba a sebaposilňovanie. to

vzniká ako reakcia na poškodenie spôsobenévonkajšími silami. Väčšina umelých polymérov pri dostatočnom mechanickom namáhaní nenávratne degraduje, čo ich robí menej použiteľnými napríklad na výrobu umelých orgánov. Čo keby ste však vytvorili polyméry, ktoré chemicky reagujú na mechanické namáhanie a túto energiu využívajú na zlepšenie svojich vlastností? 

V nedávnej štúdii publikovanej vAngewandte Chemie International Edition, skupina vedcov z Tokyo TechInštitút, Yamagata University a Sagami Institute of Chemical Research, Japonsko, dosiahli významný pokrok v oblasti objemových samospevňujúcich látok. Ich nový polymér reaguje na mechanické namáhanie takmer ako svaly.

Syntetizované segmentované polyuretány (SPU),obsahujúce fragmenty fluórenyl sukcinonitrilu (DFSN) a metakryloyl skupiny. Výsledné elastoméry vytvorili ružové radikály kyanofluorénu a po stlačení alebo natiahnutí zmenili farbu. Toto je prvý príklad silovo riadených zosieťovacích reakcií, ktoré sa dosahujú iba natiahnutím alebo stiahnutím objemovej fólie. Poďakovanie: Tokyo Tech

Tým vytvoril segmentovaný polyuretánpolymérne reťazce s tvrdými a mäkkými funkčnými segmentmi. Mäkké segmenty obsahujú molekuly DFSN, ktoré pôsobia ako ich „najslabší článok“, pričom obe polovice sú spojené jednou kovalentnou väzbou. Bočné reťazce mäkkých segmentov končia metakryloylovými jednotkami. Keď je polymér vystavený mechanickému namáhaniu, ako je jednoduché stlačenie alebo napätie, molekula DFSN sa rozdelí na dva rovnaké kyanofluorénové (CF) radikály. Tieto CF radikály, na rozdiel od DFSN, majú ružovú farbu, vďaka čomu je poškodenie ľahko rozpoznateľné.

Úspešne sme sa vyvinuli bezprecedentnemechanoreaktívne polyméry, ktoré vykazujú zmenu farby, fluorescenciu a samovoľnú výstuž. Jedná sa o významný pokrok v základnom výskume mechanochémie a jej aplikáciách v náuke o materiáloch.

Štúdiu viedol profesor Hideyuki Otsuka

Atraktívne vlastnosti a funkčnosť vyvinutých polymérov sú užitočné napríklad pri intuitívnom zisťovaní poškodenia a tvorbe adaptívnych materiálov.

Čítaj viac

Pozerajte sa na 8 biliónov pixelov z Marsu

Vedci vyvinuli náhradu za teóriu relativity. Čo je podstatou „teórie všetkého“?

Vedci našli dôkazy o krížení moderných ľudí s neandertálcami

Mechanochémia je odvetvie chémie, ktoré skúma zmeny vlastností látok a ich zmesí, ako aj fyzikálno-chemické premeny pri mechanickom namáhaní, počas deformácie, trenia a rázovej kompresie.