Ученые разработали технологию интеграции молекул, которые реагируют на механическое напряжение, в полимеры. Они начинают ярко светиться при повреждении или чрезмерной нагрузке.
Предыдущие варианты полимеров, реагирующих на внешнюю механическую силу, имели слабые связи, которые быстро разрушались под действием света и тепла. Из-за этого их практическая эффективность снижалась, а эффект был необратим. Исследователям из Фрибургского университета Адольфа Меркля и Университета Хоккайдо удалось решить эту проблему.
Они разработали новый тип сенсорной молекулы, которая активируется только под действием механической силы, и сохраняет при этом химические связи. Молекула состоит из двух частей, которые могут свободно растягиваться и удаляться друг от друга, но затем снова механически сцепляются.
Новая концепция является надежной и универсальной. Это позволяет адаптировать свойства вещества к различным материалам и добиться яркой белой флуоресценции. Для этого необходима комбинация сенсорных молекул синего, зеленого, красного (или оранжевого) цвета и их отклик на смещение. В пассивном состоянии они не проявляются, но при растяжении начинают светиться. Яркость зависит от степени деформации. Этот процесс полностью обратим.
Такие материалы можно применять для визуализации предельных нагрузок на отдельные компоненты или для определения механического напряжения на детали. Подобные сенсоры также могут быть полезными в фундаментальных исследованиях материалов и биологических систем.
Недавно инженеры разработали газоанализирующие нити, которые меняют цвет при обнаружении различных опасных газов в воздухе или под водой.
текст: Илья Бауэр, фото и видео: YouTube/ Hokkaido Uni