Красители, меняющие цвет, визуализируют напряжение в пластике

Исследовательская группа построила новую молекулу красителя из области механофоров. Благодаря этой молекуле напряжение различной величины в пластиковых компонентах можно непрерывно визуализировать по изменению цвета.

Концепция таких красителей не нова, но большинство предыдущих механофоров могли указывать только на наличие или отсутствие стресса в пластике. Новая молекула позволяет различать напряжения разной величины. Это важно для отображения распределения напряжений в макроскопических пластиковых компонентах, чтобы постоянно контролировать целостность материала. Команда разрабатывает эту форму анализа деформации и повреждений, приближая ее к практическим приложениям.

Комбинируя краситель, созданный на молекулярном уровне, с подходящим и нехрупким пластиком, макроскопические силы теперь могут быть снижены до молекулярного масштаба. Этими действующими силами могут быть, например, внешнее давление или растяжение. Таким образом, молекула красителя «чувствует» силу, действующую внутри пластиковых компонентов, и продолжает указывать на изменение силы, увеличивая изменение цвета. Если снять внешнюю нагрузку, молекула красителя возвращается в исходное состояние — молекулярная пружина, которая растягивается и пружинит в зависимости от внешнего напряжения.

По сравнению с существующими молекулярными переключателями, которые преобразуют напряжение в пластмассах, меняя цвет, преимущества новой технологии заключаются в бесступенчатом отображении сил различной величины, а также в пружинящем поведении молекулы, которое можно использовать снова и снова.

Эта технология также может позволить получить более глубокое понимание демпфирующих свойств синтетических материалов и природных систем. Например, есть крупные и тяжелые плоды, которые падают с деревьев с большой высоты, но остаются неповрежденными. Природа служит здесь моделью, и молекулярные пружины могут помочь лучше понять и имитировать такие системы. Поэтому будущие усилия будут сосредоточены на адаптации молекулярных силовых пружин для использования в различных пластмассах.