Facebook
Капитал страны
Капитал Страны

09 МАР, 07:59 МСК
USD (ЦБ)    75,5379
EUR (ЦБ)    88,9960


Новый полимер твердеет и меняет цвет при механическом воздействии

2 Февраля 2021 9046 0 Наука и технологии
Новый полимер твердеет и меняет цвет при механическом воздействии

Удивительная и важная способность биологической ткани, такой как мышцы, - самовосстановление и самоусиление в ответ на повреждения, вызванные внешними силами. С другой стороны, большинство искусственных полимеров необратимо разрушаются при достаточном механическом напряжении, что делает их менее полезными для некоторых критических применений, таких как производство искусственных органов. Но что, если бы мы могли создать полимеры, которые химически реагировали на механические воздействия и использовали эту энергию для улучшения своих свойств?

Эта цель, которая оказалась большой проблемой, находится в центре внимания в области механохимии. В своем недавнем исследовании группа ученых из Токийского технологического института, Университета Ямагата и Института химических исследований Сагами, Япония, достигла значительных успехов в области объемных самоупрочняющихся полимеров.

Профессор Хидеюки Оцука, возглавлявший исследование, объясняет их мотивацию: 

«Дальнейшее развитие элегантных объемных систем, в которых вызванная силой реакция вызывает явное изменение механических свойств, будет представлять собой революционный прорыв в механохимии, химии полимеров и материалов». 

Ученые достигли этой цели, сосредоточив внимание на дифторенилсукцинонитриле (DFSN), «механофоре» или молекуле, которая реагирует на механическое воздействие.

Команда создала сегментированные полиуретановые полимерные цепи с жесткими и мягкими функциональными сегментами. Мягкие сегменты содержат молекулы DFSN, действующие как их «самое слабое звено», причем обе его половины соединены одной ковалентной связью. Боковые цепи мягких сегментов также завершены метакрилоильными звеньями. При приложении к полимеру механического напряжения, такого как простое сжатие или растяжение, молекула DFSN расщепляется на два равных цианофлуореновых (CF) радикала. Эти радикалы CF, в отличие от DFSN, приобретают розовый цвет, что позволяет легко визуально обнаружить механические повреждения.

Что наиболее важно, радикалы CF реагируют с метакрилоильными звеньями в боковых цепях других полимеров, вызывая химическое сцепление отдельных полимеров друг с другом в процессе, известном как сшивание. Это явление в конечном итоге приводит к повышению общей прочности объемного материала по мере того, как полимеры становятся более химически переплетенными. Этот эффект химического сшивания, как экспериментально доказали ученые, становится более выраженным по мере того, как больше циклов сжатия выполняется на сегментированных образцах полимера, потому что больше молекул DFSN расщепляется на радикалы CF.

Кроме того, команда создала небольшой вариант сегментированного полимера, который не только становится розовым, но и проявляет флуоресценцию под ультрафиолетовым излучением, когда к нему прилагается механическая сила. Эта функция пригодится при попытке более точно определить степень повреждения, нанесенного механическим воздействием.

Привлекательные свойства и функциональность разработанных полимеров полезны, например, для интуитивного обнаружения повреждений и создания адаптивных материалов. Выражая энтузиазм по поводу своих открытий, Оцука отмечает: 

«Мы успешно разработали беспрецедентные механореактивные полимеры, которые проявляют изменение цвета, флуоресценцию и самоусиливающуюся способность, что стало первым отчетом о реакциях сшивания, вызванных силой. Наши открытия представляют собой значительный прогресс в фундаментальных исследованиях механохимии и ее приложений в материаловедении».

По мере того, как разрабатываются все более чувствительные к механическим воздействиям материалы с уникальными функциями, мы можем ожидать изучения множества их применений в различных промышленных и инженерных областях, пишет phys.org. Обязательно следите за дальнейшим прогрессом в механохимии!

Редакция

Написать комментарий

правила комментирования
  1. Не оскорблять участников общения в любой форме. Участники должны соблюдать уважительную форму общения.
  2. Не использовать в комментарии нецензурную брань или эвфемизмы, обсценную лексику и фразеологию, включая завуалированный мат, а также любое их цитирование.
  3. Не публиковать рекламные сообщения и спам; сообщения коммерческого характера; ссылки на сторонние ресурсы в рекламных целях. В ином случае комментарий может быть допущен в редакции без ссылок по тексту либо удален.
  4. Не использовать комментарии как почтовую доску объявлений для сообщений приватного характера, адресованного конкретному участнику.
  5. Не проявлять расовую, национальную и религиозную неприязнь и ненависть, в т.ч. и презрительное проявление неуважения и ненависти к любым национальным языкам, включая русский; запрещается пропагандировать терроризм, экстремизм, фашизм, наркотики и прочие темы, несовместимые с общепринятыми законами, нормами морали и приличия.
  6. Не использовать в комментарии язык, отличный от литературного русского.
  7. Не злоупотреблять использованием СПЛОШНЫХ ЗАГЛАВНЫХ букв (использованием Caps Lock).
Отправить комментарий

Статьи

Власти собираются взыскать с россиян почти 2 трлн рублей по кредитам

Власти собираются взыскать с россиян почти 2 трлн рублей по кредитам
Экономика

Кремль отрицает планы повысить пенсионный возраст еще раз

Кремль отрицает планы повысить пенсионный возраст еще раз
Экономика 2

Минфин потерял миллиарды ФНБ из-за вложений в китайские юани

Минфин потерял миллиарды ФНБ из-за вложений в китайские юани
Экономика 14

Российских военных пошлют расширять БАМ и Транссиб. РЖД не хватает инвестиций

Российских военных пошлют расширять БАМ и Транссиб. РЖД не хватает инвестиций
Экономика 3

Новости бизнеса

Миллиарды импорта и сотни совместных компаний с Россией. Чем рискует Белоруссия в период кризиса

Миллиарды импорта и сотни совместных компаний с Россией. Чем рискует Белоруссия в период кризиса

Исследование: как изменились расходы компаний в пандемию

Исследование: как изменились расходы компаний в пандемию

Узнай, страна!

На Чограйском водохранилище начинается реконструкция

На Чограйском водохранилище начинается реконструкция

«Карельский окатыш» инвестирует 215 млн рублей в модернизацию

«Карельский окатыш» инвестирует 215 млн рублей в модернизацию
Капитал страны
Нашли ошибку на сайте? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter