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拉伸时聚合物可逆地发出白光

在机械力作用下改变其外观的聚合物可以在应力导致结构失效之前警告材料中发生的损坏。研究人员现在在ACS Central Science报告说,他们开发了一种首创的弹性聚合物混合物,在变形后显示白色荧光,然后在放松回原始形状后变暗。

产生这种应力传感聚合物的一般方法是整合传感器分子,当通过机械力激活时,传感器分子改变其光学性质。然而,在大多数先前类型的这些聚合物中,活化是不可逆的,因为它破坏了传感器中的共价键。这些键也可能被其他刺激(如热或光)无意中破坏,因此光学变化并不总能证明材料已经受到机械损坏。Yoshimitsu Sagara,Christoph Weder及其同事希望克服这些缺点。为了做到这一点,他们建立在他们去年发表的前期工作的基础上,他们报告了一种含有应力感应轮烷的聚氨酯,其由环形荧光分子组成,所述环状荧光分子穿在哑铃形分子上,在其中心具有猝灭基团。在松弛的聚合物中,淬火剂靠近荧光环,防止它们在紫外线下发光。拉伸聚合物使淬灭剂和荧光环分开,因此材料发出绿光。该过程完全可逆,不能通过热或光触发。

在目前的研究中,研究人员开发了三种新的聚氨酯,当拉伸时发出蓝色,绿色或橙色,表明可以通过在轮烷中使用不同的环状荧光环来简单地定制颜色。材料发出的强度大或小,取决于它们被拉伸的程度。研究人员表示,通过将这三种聚合物结合起来,他们创造了第一种可以立即机械打开和关闭的白光发光聚合物。应用包括研究细胞和组织中的物理力,以及可视化聚合物材料中的损伤。

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