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浅析机械力如何激化磁翻板液位计增加应用性能

来源:编辑::发表时间:2019-08-24 14:47:35

    Adolphe Merkle研究所(AMI)和北海道大学的研究人员已经开发出一种方法来定制应力指示分子的特性,这些分子可以通过光学信号整合到聚合物和信号损坏或过度磁翻板液位计负载中。

    磁翻板液位计可切换的白色光致发光
    作为国家研究生物材料研究能力中心研究活动的一部分,AMI高分子化学和材料研究所主席Christoph Weder教授和他的团队正在研究聚合物,这些聚合物在置于磁翻板液位计下时会改变其颜色或荧光特性。加载。

    实现该功能的主要方法基于特别设计的磁翻板液位计分子,其包含当施加的磁翻板液位计超过特定阈值时破坏的弱化学键。此效果可能导致颜色变化或其他预定义的响应。然而,这种方法的一个基本限制是弱键在暴露于光或热时也会破裂。这种缺乏特异性降低了应力指示聚合物的实际用途。它通常也会使效果不可逆转。

    磁翻板液位计分子由磁翻板液位计激活
    Weder和Yoshimitsu Sagara博士是一名日本研究员,他在加入北海道大学作为助理教授之前在AMI的Weder小组工作了两年 - 设计了一种新型磁翻板液位计分子,只能通过磁翻板液位计激活。
    与以前的力传导分子不同,不会发生化学键断裂。相反,新的磁翻板液位计分子由两个磁翻板液位计互锁的部分组成。
    这种互连防止了两个部件的分离,同时仍然允许它们被推到一起或彼此拉开。
    这种分子推动和拉动导致分子的荧光从关闭变为开启。

    开/关切换
    在开放获取期刊ACS Central Science的新出版物中,Weder,Sagara及其同事报告说,这一新概念非常强大且功能多样。“设计方法允许人们定制这种磁翻板液位计分子的特性,因为它们的行为是可以预测的,”Weder说明道。“大家选择通过处理拉伸时显示白色荧光的材料来证明这一点,”Sagara补充道。

    “通常难以实现磁翻板液位计响应性白色荧光。它需要三种磁翻板液位计分子与预定义发射颜色的组合:蓝色,绿色和红色(或橙色)。此外,磁翻板液位计分子还需要表现出与磁翻板液位计应力相似的响应,以便在混合时实现白色发射的ON / OFF切换。

磁翻板液位计.jpg

 

    荧光强度 - 变形程度
    按照预期,含有新图案的聚合物在没有磁翻板液位计的情况下不发荧光,但是当它们仅使用一种类型的磁翻板液位计分子时,它们变成明亮的荧光 - 红色,绿色或蓝色,当它们组合时是白色的 - 当拉伸时。由于没有化学键被破坏,该过程也是完全可逆的。

    因此,当新的磁翻板液位计分子结合在弹性聚合物中时,在材料被拉伸时打开荧光,并且当移除力并且材料收缩时关闭。此外,荧光强度或亮度显示与变形程度相关。

    此类材料的潜在应用包括内置监视器,可在部件发生故障之前发送视觉警告标志,或使工程师能够在负载下的部件中绘制应力并帮助他们更好地设计这些部件。磁翻板液位计分子也有望用于合成材料以及生物系统中应力传递机制的基础,分子水平研究。

    瑞士日本团队目前正在合作进一步简化设计,将概念扩展到改变颜色的材料,而不是荧光。可以在没有任何辅助手段的情况下检查这些图案的响应,因此对于实际应用更有用。

    该研究由日本科学技术机构和瑞士国家研究生物启发材料研究中心资助。

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