有这样一种橡胶,平时没事,一紧张,“脸就红了”。
这是一种能够对应力做出响应的材料。这种橡胶状的材料在被拉伸时就会发光,恢复原状之后颜色也就相应消失。
这就有意思了,这样的材料就有可能作为传感器用来检测力或者测量材料应变,或者还可以用于制造电子皮肤。是不是很炫酷?!
相关研究人员此前早已经开发出能够发生颜色变化的力传感器,那些材料的颜色也可以发生变化。
但这些材料的颜色发生变化是在其化学键断裂的时候,这使得颜色变化很难可逆!这样的材料也就不具备被反复使用的能力。
而由某个国际研究小组开发的这种高分子材料就可以解决以上的问题。
这种橡胶材料之所以可以被反复使用是因为一种被称为“轮烷”的机械互锁的分子,所以才能够产生可逆的颜色变化。
轮烷的结构是一个环状的化合物,和穿过其中的棒状分子。
环状分子可以沿着棒状分子滑动,但又被两个庞大的端基化学结构挡住。
所以由这种分子构成的橡胶具有很好的延展性。
那么,开头提到的发光橡胶是怎样利用轮烷进行发光从而变成一个力的传感器的呢?
说起来很简单,研究人员在轮烷的环上连上一个能够发出绿色、蓝色或者橙色光的荧光染料,
然后在环中插入含有猝灭剂分子的棒状结构,它能够阻止荧光染料发出荧光,
环状和棒状结构末端的羟基使得研究人员能够将这种特殊的轮烷连到聚氨酯的分子链段上,
在高分子的链段中,起初猝灭剂距离荧光染料很近,阻止它们发出荧光,
当研究人员拉伸材料时,棒状结构沿着环滑动,将荧光染料和猝灭剂分开,从而使得荧光染料能够发出荧光。
而一旦压力解除,让材料松弛,这种变色效应瞬间就会逆转。这就是可逆发光橡胶的工作原理。
而且,材料的颜色还是可以调节的:将分别发出蓝色、绿色和橙色的高分子材料混合后能够得到发出白光的高分子材料。
现如今,研究人员正在简化这种能发光的轮烷结构的合成步骤,从而能够实现大规模的生产。
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本文中的内容来源于《化学化工新闻》。
文 / 魏昕宇