Un equipo de investigación dirigido por el Prof.Dr. Michael Sommer, Cátedra de Química de Polímeros en la Universidad Tecnológica de Chemnitz, y el PD Dr. Michael Walter, líder del proyecto en el Cluster Of Excellence Living, Adaptive, and Energy-Autonomous Materials Systems livMatS en la Universidad de Friburgo, ha logrado construir una nueva molécula de colorante a partir del área de los llamados mecanóforos.
Gracias a esta molécula, el estrés de diferente magnitud en los componentes plásticos se puede visualizar continuamente mediante cambios de color. El concepto de tales tintes no es nuevo, pero la mayoría de los mecanóforos anteriores solo podían indicar la presencia o ausencia de estrés en los plásticos.La investigación actual permite ahora diferenciar entre tensiones de diferente magnitud. Esto suma grandes ventajas siempre que sea importante mapear las distribuciones de tensiones en componentes plásticos macroscópicos para monitorear la integridad del material en todo momento. El equipo de investigación está ahora un paso más allá en el desarrollo de esteforma eficaz de análisis de deformaciones y daños, acercándola a aplicaciones prácticas.
Los resultados del estudio se publicaron en la revista Nature Communications el 9 de julio de 2021 .
El resorte molecular muestra la fuerza de la carga en términos de color
Como informan los investigadores en su publicación, al combinar un tinte de diseño molecular con un plástico adecuado y, sobre todo, no quebradizo, las fuerzas macroscópicas ahora se pueden reducir a la escala molecular. Estas fuerzas de actuación pueden ser, por ejemplo,presión o tensión externa.
La molécula de tinte por lo tanto "siente" la fuerza que actúa dentro de los componentes plásticos y continúa indicando cambios en la fuerza al aumentar los cambios de color. Si se quita la carga externa, la molécula de tinte vuelve a su estado original. Por esotinte se denomina un "resorte molecular" - se estira y "resorte" - dependiendo de la tensión externa.
En comparación con los interruptores moleculares existentes que traducen la tensión en los plásticos al cambiar de color, las ventajas aquí radican claramente en el mapeo continuo de fuerzas de diferentes magnitudes, así como en el comportamiento de resorte de la molécula, que por lo tanto se puede usar una y otra vez.
Mejores propiedades mecánicas: mejor comprensión y aplicación de la amortiguación
"Este es un paso audaz hacia la visualización directa de las tensiones residuales externas de los plásticos con métodos analíticos simples, que es de gran ayuda para el desarrollo posterior de materiales con propiedades mecánicas mejoradas, por ejemplo, mediante impresión 3D", resume el Prof. MichaelSommer.
Pero también podría permitir una comprensión más fundamental de las propiedades de amortiguación de los materiales sintéticos y los sistemas naturales: por ejemplo, hay frutos grandes y pesados que caen de árboles desde grandes alturas pero que permanecen intactos. La naturaleza sirve como modelo aquí, yresortes podrían ayudar a comprender e imitar mejor dichos sistemas.
Por lo tanto, los esfuerzos futuros se centrarán en la adaptación de resortes de fuerza molecular para su uso en varios plásticos. Esto requerirá esfuerzos conjuntos con otros grupos de investigación y el uso de métodos asistidos por computadora.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Chemnitz . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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