Учёным из университета Иллинойса (University of Illinois at Urbana Champaign) впервые удалось «научить» пластик менять цвет при растяжении и надавливании. Смогут ли теперь материалы «рассказывать», к примеру, о появившихся в них трещинах?
Пару лет назад кто-то из американских учёных заметил, что если в центр полимерной цепи поместить круглую молекулу, которую они назвали «механофор» (mechanophore), то под воздействием механического напряжения она разорвётся и пластик изменит цвет. Правда, тогда речь шла о растворе полимера, который обрабатывали ультразвуком.
Теперь материаловеды Нэнси Соттос (Nancy Sottos) и Джеффри Мур (Jeffrey Moore) решили поэкспериментировать с полимерами и механофорами дальше.
Поначалу они беспокоились, что связи будут рваться где попало, не затрагивая механофоры. Но с помощью соединений под названием «спиропираны» (spiropyrans) учёные всё же смогли окрасить «твёрдый» пластик в различные цвета. Точнее, как уже было сказано, цветовое изменение происходило по мере нарастания механического напряжения (имел место переход от бесцветного к красному или же фиолетовому цвету).
Чтобы продемонстрировать новый материал в работе, исследователи использовали два виде «механофоров». В первом случае они добавили их к эластомеру и растягивали его до тех пор, пока полоска не разорвалась на две части. Во втором опыте из полимера создали мельчайшие бусины (порядка сотен микрометров в диаметре). При сжатии они поменяли свой цвет (смотрите видео в пресс-релизе университета).
«Получился очень простой метод детектирования, — говорит Нэнси. – Разрыв связей приводит к изменению окраски».
Данная разработка – не первая в своём роде. Но она хороша тем, что делает шаг на встречу материалам, в которых повреждение будет не просто «показано», но и залечено. Причём не в ходе реакции нескольких веществ друг с другом, а сам материал будет способен возвращать свои молекулы в исходное состояние (восстанавливать разорванные связи).
Дело в том, что под воздействием яркого света круглые молекулы спиропиранов «закрываются» (и цвет снова исчезает). Однако пока не ясно, плюс это или всё-таки минус, ведь в определённых условиях данное свойство вещества может навредить.
Подробнее об этом открытии читайте в статье, опубликованной в журнале Nature.
Сейчас учёные мечтают, что их «механофоры» когда-нибудь будут указывать на место трещин в различных материалах (даже лучше, чем вот эти нанотрубки) и запускать реакцию самозалечивания (как в случае вот с этим домом).
То есть «цветным» пластиком можно будет покрывать мосты, элементы зданий, крылья самолётов и прочие конструкции, разрушение которых может привести к катастрофическим последствиям.
Читайте также о магните, который меняет свойства под воздействием света, и о жидкости, на цвет которой влияет магнитное поле.
Кстати, более сложные манипуляции позволили физикам создать любопытный искусственный опал.
