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Beckman研究所主管Jeffrey Moore（左），博士后研究員Hai Qian（中）和材料科學與工程系主任Nancy Sottos，帶領伊利諾伊大學的研究團隊開發(fā)出一種新型、響應迅速的可逆聚合物，它能夠在材料即將失效時改變顏色。（圖片來源： L. Brian Stauffe）
研究人員表示，未來添加在材料中的特殊聚合物分子能夠在材料即將失效時發(fā)出預警。伊利諾伊大學香檳分校的工程師改進了他們以前開發(fā)的力敏分子（力敏團），新分子能夠在負載作用力時迅速出現(xiàn)可逆且醒目的顏色變化。
由博士后研究員Hai Qian，材料科學與工程系主任Nancy Sottos教授以及Beckman高級科學與技術(shù)研究所主任Jeffrey Moore領導的這項研究發(fā)表于Chem期刊。
Moore的團隊研究力敏團已經(jīng)超過十年，不過之前開發(fā)的分子響應較慢。由于無法像開關(guān)那樣持續(xù)反映材料的受力狀態(tài)，它們難以作為理想的分子探針。
Qian表示，“顏色變化是力作用在構(gòu)成力敏團的聚合物分子鏈上的結(jié)果。我們使用另外一種模式構(gòu)建力敏團的聚合物分子鏈，即所謂的噁嗪結(jié)構(gòu)。這種新結(jié)構(gòu)能夠在負載或卸載作用力時迅速產(chǎn)生可逆的顏色變化，克服了以前顏色變化緩慢的缺點。”
新型力敏團。左圖：力卸載時（沒有顏色變化），右圖：力加載時（顯示出粉紅色）。（圖片來源：視頻截圖）
材料中添加的新型力敏團能夠用作應力傳感器，有助于科研人員研究材料在失效前的應力應變狀態(tài)。
Sottos表示，“新型力敏團響應迅速且顏色可逆的特性，有助于工程師在實驗室或現(xiàn)實環(huán)境中快速探查和應對結(jié)構(gòu)失效?！?/p>
螺吡喃力敏團（即傳統(tǒng)力敏團）：左圖：力卸載時（沒有顏色變化），右圖：力加載時（沒有明顯顏色變化）
（圖片來源：視頻截圖）
一直以來，擺在材料科學面前的一大挑戰(zhàn)便是在單分子水平觀測力加載產(chǎn)生的效應。盡管目前的研究還做不到這點，但Moore表示，新型力敏團的研發(fā)讓我們離目標又近了一步。
Moore認為，“盡管還有許多工作要做，但當前研究提供了從分子水平觀測材料變化的新視角。比如在生物力學領域，當前的研究有助于從細胞甚至更微小的尺度觀察人體對外力作用的反應?！?/p>
作者：Lois Yoksoulian
翻譯：張宇哲
審校：董子晨曦
引進來源：伊利諾伊大學香檳分校
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