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对聚合物大放异彩荧光分子出卖了聚合物材料的分解

2022年04月29日 韶关机械设备网

对聚合物大放异彩:荧光分子出卖了聚合物材料的分解

尼龙,橡胶,硅酮,聚四氟乙烯,聚氯乙烯-这些都是人造聚合物的例子-重复分子单元的长链,我们称为单体。尽管聚合物也存在于自然界(想像羊毛,丝绸,甚至是头发),但合成聚合物的发明(最著名的是塑料)彻底改变了工业。轻巧,有弹性,柔韧性好但坚固耐用的合成聚合物是地球上用途最广泛的材料之一中国塑料网vlevle.com。

广泛用于从服装到建筑,包装和能源生产的各种材料。自材料工程这个新时代的开始以来,了解外力对聚合物强度和稳定性的影响对于评估其性能至关重要。

当受到机械应力时,将某些聚合物链保持在一起的弱键被克服,一个键不可避免地断裂。发生这种情况时,会生成一个自由基(带有不成对电子的分子,该分子自然是不稳定的并且具有很高的反应性,在这种情况下称为“机械力学”)。通过估计产生的自由机械力学的量,我们可以推断出材料对应力量的抵抗力。

尽管已经很好地记录了这种现象,但科学家仍在努力在大块状态下的环境温度下观察到这种现象,因为为大块聚合物生产的机械橡胶由于对氧和其他试剂的高反应性而不稳定。

大冢英幸教授领导的东京工业大学的研究人员决定接受这一挑战。在发表于Angewandte Chemie国际版的研究中,他们使用了一种称为二芳基乙腈(H-DAAN)的小分子来捕获流氓自由基。Otsuka教授解释说:“我们的理论是H-DAAN与自由基反应时会发出独特的荧光,然后我们可以通过测量来估算聚合物的分解程度。”

“理论很简单;施加在聚合物上的力越高,产生的机械力学越多,它们与H-DAAN的反应越多。这种较高的反应速率导致荧光强度更高,可以轻松地测量其中的变化。 ”

研究人员现在想看看这在实践中将如何工作。当聚苯乙烯(在存在H-DAAN的情况下)通过研磨受到机械应力时,H-DAAN充当聚合物机械基团的自由基清除剂,并与它们结合生成具有荧光性质的“ DAAN *”。这导致出现可见的黄色荧光。

Otsuka教授报告说:“更重要的是,我们发现荧光强度与研磨的聚苯乙烯产生的DAAN自由基之间存在明显的相关性。” “这意味着仅通过测量荧光强度就可以估算在本体系统中产生的DAAN自由基的数量。”

他们的发现的含义是广泛的:通过能够可视地量化材料如何响应不同的外部刺激,他们可以根据预期的机械应力,测试适合各种用途的聚合物。对于科学家和工程师努力提高材料性能和特异性的方法,该方法可能被证明是宝贵的工具。

这项激动人心的研究照亮了聚合物对机械应力的响应,并阐明了聚合物机械力学研究的前进方向!

瑞沛

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