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 de proyecto en el Cluster Of Excellence Living, Adaptado, y sistemas de materiales autónomos de energía (livMatS) en la Universidad de Friburgo, ha logrado construir una nueva molécula de colorante a partir del área de los denominados 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 agrega grandes ventajas siempre que sea importante mapear las distribuciones de tensión en los componentes plásticos macroscópicos para monitorear la integridad del material en todo momento. El equipo de investigación ha dado un paso más en el desarrollo de esta forma eficaz de análisis de deformaciones y daños. acercándolo a aplicaciones prácticas.

Los resultados del estudio fueron publicados en la revista Comunicaciones de la naturaleza el 9 de julio 2021.

El resorte molecular muestra la fuerza de la carga en términos de color.

Como informan los investigadores en su publicación, mediante la combinación de un tinte de diseño molecular con un adecuado y, sobre todo, plástico no quebradizo, Las fuerzas macroscópicas ahora pueden reducirse a la escala molecular. Estas fuerzas actuantes pueden ser, por ejemplo, presión o tensión externa.

Por tanto, la molécula de tinte "siente" la fuerza que actúa dentro de los componentes plásticos y continúa indicando cambios de fuerza aumentando los cambios de color. Si se quita la carga externa, la molécula de tinte vuelve a su estado original. Es por eso que este tinte se denomina "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 utilizar 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, lo que es de gran ayuda para el desarrollo posterior de materiales con propiedades mecánicas mejoradas fabricados por, por ejemplo, Impresión 3d, "resume el profesor Michael Sommer.

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 los árboles desde grandes alturas pero que permanecen intactos. La naturaleza sirve aquí de modelo, y los resortes moleculares 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.