Синяки на коже человека возникают, когда ткани и мышцы в определенной области получают травмы или повреждаются из-за приложения силы тупым предметом. Однако, когда, например, строительный объект подвергается удару, инженерам приходится исследовать каждый сантиметр поверхности материала, чтобы понять степень повреждения. Упростить этот процесс можно улучшив механочувствительность материала, что и сделали ученые, сообщив о своих результатах в журнале Macromolecules.
Есть такая молекула — спиропиран, которая реагирует на внешнюю силу, меняя цвет при физической стимуляции из-за изменения химической структуры. При введении в бетон или силикон он реагирует на различные механические воздействия изменением цвета. Речь идет о силе, деформации, о раличных повреждениях. Тем не менее, механочувствительность спиропирана слишком мала для практического применения. При нанесении, например, на силикон, цвет меняется только после очень сильной деформации.
Группа ученых, возглавляемая доктором Джэу Ким из Исследовательского центра структурных композитов при Институте перспективных композитных материалов Корейского института науки и технологий (KIST), значительно улучшила механочувствительность спиропирана, чтобы его можно было использовать в носимых датчиках и в качестве искусственной кожи.
Ранее его молекулярную структуру меняли в соответствии с материалом, с которым он синтезироваться. Исследователи KIST пошли другим путем.
Химическая структура механофора спиропирана (SP) и его превращение в мероцианиновую (MC) форму. Фото: Корейский институт науки и технологий (KIST).
Сначала они синтезировали композитный материал, а затем добавили определенный тип растворителя для улучшения чувствительности за счет его процесса «старения». Ученые наблюдали за изменениями цвета и флуоресценции композиционного материала, контролируя время поглощения растворителем. Выяснилось, что увеличение времени обработки материала улучшает его чувствительность. Полимер спиропиран, полученный с помощью этого нового процесса, показал улучшение чувствительности на 850% по сравнению с ранее разработанными материалами.
В ходе этого исследования был разработан процесс, который может значительно улучшить механочувствительность интеллектуальных полимерных материалов на основе спиропирана. Мы планируем посвятить себя новому исследованию, в котором мы применим эту технологию к футуристическим носимым датчикам и созданию искусственной кожи.
Доктор Джэу Ким из KIST
Journal information