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销售高分子材料的荧光分子的分解

导读尼龙、橡胶、硅树脂、聚四氟乙烯和聚氯乙烯——所有人造聚合物的例子——都是重复分子单元的长链,我们称之为单体。虽然聚合物也存在于自然

尼龙、橡胶、硅树脂、聚四氟乙烯和聚氯乙烯——所有人造聚合物的例子——都是重复分子单元的长链,我们称之为单体。虽然聚合物也存在于自然界(想象羊毛、丝绸甚至头发),但合成聚合物(其中最著名的是塑料)的发明彻底改变了这个行业。轻质、弹性、柔韧但耐用的合成聚合物是地球上使用最广泛的材料之一,广泛用于从服装到建筑、包装和能源生产的各种材料。新材料工程时代开始以来,了解外力对聚合物强度和稳定性的影响对评价其性能至关重要。

当受到机械应力时,将一些聚合物链结合在一起的弱键被克服,一个键不可避免地断裂。当这种情况发生时,就会产生自由基(一种带有不成对电子的分子,这种分子天生不稳定,反应性很强,在这种情况下被称为“机械力学”)。我们可以通过估计产生的自由力学量来推断材料对应力的抵抗能力。尽管这一现象已被很好地记录下来,但科学家仍试图在环境温度下以本体状态观察这一现象,因为为本体聚合物生产的机械橡胶由于其对氧气和其他试剂的高反应性而不稳定。

由大冢秀吉教授领导的东京理工学院的研究人员决定接受这一挑战。在国际版Angewandte Chemie上发表的研究中,他们使用了一种叫做二芳基乙腈(H-DAAN)的小分子来捕获流氓自由基。大冢教授解释说:“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计聚合物的分解程度。”“理论很简单;施加在聚合物上的力越大,产生的机械力学越多,它们与H-DAAN的反应越多。这种更高的反应速率导致更高的荧光强度,并且可以容易地测量变化。”

研究人员现在想看看这在实践中是如何工作的。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作为聚合物机械基团的自由基清除剂,并与其结合产生具有荧光性质的“DAAN”。这导致可见的黄色荧光。

大冢教授说:“也许更重要的是,我们发现荧光强度和研磨聚苯乙烯产生的DAAN自由基之间有明显的相关性。”“这意味着体系统中产生的DAAN自由基的量只能通过测量荧光强度来估算。”

他们的发现有广泛的含义:通过能够直观地量化材料对不同外部刺激的反应,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。这种方法可能被证明是科学家和工程师提高材料性能和特异性的有价值的工具。

这种令人兴奋的研究聚合物对这种闪亮的光机械应力作出反应,并阐明了聚合物机械自由基研究的前进方向!

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