Snel-reagerende mechanofore-sonde voor vroege waarschuwing van structurele breuk

Materialen die speciale polymere moleculen bevatten, kunnen ons misschien wel eens waarscheren wanneer ze op het punt staan te breken. Onderzoekers hebben eerdere krachtgevoelige moleculen, mechanoforen genoemd, verbeterd om een omkeerbare, snelle en levendige kleurverandering te produceren wanneer een kracht wordt toegepast.

Kleurverandering door spanning

De kleurverandering is het resultaat van spanning die wordt toegepast op de bindingen die de mechanoforen verbinden met een polymere keten. De mechanoforen zijn aan polymere ketens gebonden met een rangschikkingsschema genaamd een oxazine-structuur. De nieuwe structuur zorgt voor een onmiddellijke en omkeerbare kleurverandering, zodat in plaats van dat het polymere langzaam donkerder wordt, de kleur snel verandert wanneer de kracht wordt toegepast en verdwijnt wanneer de kracht wordt weggenomen.

Toepassingen als spanningssensoren

Materialen die de nieuwe mechanoforen bevatten, kunnen gebruikt worden als spanningssensoren om onderzoekers in staat te stellen de effecten van spanning op materialen te bestuderen voordat ze breken. De snelle reactie en omkeerbaarheid zullen ingenieurs in staat stellen om beter te monitoren, snel te detecteren en snel te reageren op een overbelaste structuur in het lab en uiteindelijk in het veld.

Een langdurige uitdaging in de materiaalwetenschap is het maken van waarnemingen over mechanische belasting en andere spanningen in materialen op enkel-moleculair niveau. Hoewel deze vooruitgang dit niet kan, is het doel dichterbij gekomen met de ontwikkeling van dit nieuwe type mechanoforen. In het gebied van de biomechanica kan het onderzoek bijvoorbeeld een stapje zijn naar betere monitoring van hoe onze lijfen reageren op externe krachten vanaf cellulaire niveau en daarbuiten.