Los materiales que contienen moléculas especiales de polímeros pueden algún día advertirnos cuando están a punto de fallar, dijeron los investigadores. Los ingenieros de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign han mejorado sus moléculas sensibles a la fuerza, llamadas mecanóforos, desarrolladas previamente, para producir, cambio de color rápido y vibrante cuando se aplica una fuerza.
El nuevo estudio dirigido por el investigador postdoctoral Hai Qian, la profesora de ciencia e ingeniería de materiales y directora Nancy Sottos, y el director del Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas, Jeffrey Moore, se publica en la revista Química .
El equipo de Moore ha estado trabajando con mecanóforos durante más de una década, pero los esfuerzos pasados han producido moléculas que eran lentas para reaccionar y volver a su estado original, si es que lo hacen. Esta incapacidad para producir una respuesta similar a la de encendido / apagado ha limitadosu uso como sondas moleculares que informan continuamente la condición mecánica de un material, informa el estudio.
"El cambio de color es el resultado de la tensión aplicada a los enlaces que conectan los mecanóforos a una cadena de polímero", dijo Qian. "Ahora estamos uniendo los mecanóforos a las cadenas de polímero utilizando un esquema de disposición diferente, llamado estructura de oxazina.La nueva estructura permite un cambio de color instantáneo y reversible, por lo que en lugar de que el polímero se oscurezca lentamente con el tiempo, el color cambia rápidamente cuando se aplica la fuerza y desaparece cuando se elimina la fuerza ".
Los materiales que contienen los nuevos mecanóforos podrían usarse como sensores de tensión para permitir a los investigadores estudiar los efectos de la tensión en los materiales antes de que fallen.
"La respuesta rápida y la reversibilidad permitirán a los ingenieros monitorear mejor, detectar rápidamente y responder rápidamente a una estructura sobrecargada en el laboratorio y eventualmente en el campo", dijo Sottos.
Un desafío de larga data en la ciencia de los materiales ha sido hacer observaciones con respecto a la carga mecánica y otras tensiones en los materiales a nivel de una sola molécula. Aunque este avance no puede hacer esto, Moore dice que el objetivo está más cerca con el desarrollo de este nuevo tipo demecanóforos.
"Hay más trabajo por hacer, pero este avance abre la puerta a una visión detallada de lo que está sucediendo a nivel molecular en todo tipo de materiales", dijo Moore. "En el área de la biomecánica, por ejemplo, vemos estoinvestigación como un trampolín hacia un mejor seguimiento de cómo nuestros cuerpos reaccionan a las fuerzas externas desde el nivel celular y más allá ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Oficina de noticias . Original escrito por Lois Yoksoulian. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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