Los materiales que contienen moléculas especiales de polímeros algún día podrán advertirnos cuando estén a punto de fallar. dijeron los investigadores. Los ingenieros de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign han mejorado sus moléculas sensibles a la fuerza desarrolladas previamente, llamados mecanóforos, para producir reversible, cambio de color rápido y vibrante cuando se aplica una fuerza.

El nuevo estudio dirigido por el investigador postdoctoral Hai Qian, 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 Chem .

El equipo de Moore ha estado trabajando con mecanóforos durante más de una década, pero los esfuerzos pasados ​​han producido moléculas que reaccionaron lentamente y volvieron a su estado original, como mucho. Esta incapacidad para producir una respuesta similar a la de encendido / apagado ha limitado su uso como sondas moleculares que informan continuamente del estado mecánico de un material. los informes del 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 polímeros utilizando un esquema de disposición diferente, llamada estructura de oxazina. La nueva estructura permite un cambio de color instantáneo y reversible, así 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 y responder rápidamente a una estructura sobrecargada en el laboratorio y, finalmente, en el campo, "Dijo Sottos.

Un desafío de larga data en la ciencia de los materiales ha sido realizar 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 de mecanóforos.

"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 biomecánica, por ejemplo, vemos esta investigación como un trampolín hacia un mejor seguimiento de cómo nuestros cuerpos reaccionan a las fuerzas externas desde el nivel celular y más allá ".