Chemical Guide

Благодаря специальным включениям — механофорам она краснеет от слишком сильного растяжения и становится фиолетовой при сильном сжатии. Химики давно бьются нал созданием “умных” материалов, которые смогут самостоятельно регистрировать изменение внешних условий и откликаться на них изменением структуры или свойств.

Ученые уже разработали самозалечивающийся пластик. Материал содержит капсулы с катализатором, который высвобождается при образовании трещины и затягивает ее. Но есть и другой подход. Не включая в состав материала дополнительные элементы, заставить работать “с умом” сами молекулы, составляющие материал. Именно эту задачу взялись решить химики и материаловеды из университета Иллинойса в Урбане-Шампэйн. Они решили научить полимерные молекулы чувствовать механическое напряжение и реагировать на него заметным и понятным человеку способом. Ученые придумали молекулу, которую назвали механофор, первые механофоры работали только в растворе – механическое напряжение “доставлялось” к молекулам с помощью возбуждения ультразвуком.

В полимерную цепь химики внедрили соединение из группы спиропиранов. У этой группы веществ может разрушаться (обычно под действием света) спиросвязь C-O. При этом оба атомных кольца разрушаются, а соединение переходит из бесцветной в окрашенную форму. Но в молекуле, которую использовали авторы работы, разрыв спиросвязи вызывает не свет, а механическое напряжение. Свет же, наоборот, помогает восстановить кольца и обесцветить материал.

Ученым удалось включить механофорную группу в распространенные полимеры – полиметилакрилат и полиметилметакрилат. Первый – эластомер, то есть очень эластичный полимер. Его исследователи растягивали до предельного напряжения, приводящего к разрыву. Незадолго до разрушения образца в месте будущего разрыва полимера появлялась ярко-красная окраска.

Полиметилметакрилат, напротив, стеклообразный полимер. В нем химические связи присутствуют не только внутри отдельной полимерной цепи, но и между разными макромолекулами. Из-за такой структуры полимер плохо тянется. Он более жесткий, но при этом хрупкий. Образец такого полимера, модифицированный механофорными группами, испытывали на сжатие. При достаточно высокой нагрузке полимер из бесцветного становился фиолетовым.

Источник: Infox.ru