Os materiais que contêm moléculas de polímero especiais podem algum dia ser capazes de nos avisar quando estão prestes a falhar, pesquisadores disseram. Engenheiros da Universidade de Illinois Urbana-Champaign aprimoraram suas moléculas sensíveis à força desenvolvidas anteriormente, chamados mecanóforos, para produzir reversível, mudança de cor rápida e vibrante quando uma força é aplicada.

O novo estudo liderado pelo pesquisador de pós-doutorado Hai Qian, professor de ciência e engenharia de materiais e chefe Nancy Sottos, e Jeffrey Moore, diretor do Beckman Institute of Advanced Science and Technology, é publicado na revista Chem .

A equipe de Moore trabalha com mecanóforos há mais de uma década, mas esforços anteriores produziram moléculas que demoraram a reagir e retornar ao seu estado original, se em tudo. Esta incapacidade de produzir uma resposta tipo liga / desliga limitou seu uso como sondas moleculares que relatam continuamente a condição mecânica de um material, os relatórios do estudo.

"A mudança de cor é o resultado do estresse aplicado às ligações que conectam os mecanóforos a uma cadeia polimérica, "Qian disse." Agora estamos ligando os mecanóforos às cadeias de polímero usando um esquema de arranjo diferente, chamada de estrutura oxazina. A nova estrutura permite uma mudança de cor instantânea e reversível, então, em vez de o polímero escurecer lentamente ao longo do tempo, a cor muda rapidamente quando a força é aplicada e desaparece quando a força é removida. "

Os materiais que contêm os novos mecanóforos podem ser usados ​​como sensores de estresse para permitir que os pesquisadores estudem os efeitos do estresse nos materiais antes que eles falhem.

"A resposta rápida e a reversibilidade permitirão que os engenheiros monitorem melhor, detectar e responder rapidamente a uma estrutura sobrecarregada no laboratório e, eventualmente, no campo, "Disse Sottos.

Um desafio de longa data na ciência dos materiais é fazer observações sobre a carga mecânica e outras tensões em materiais no nível de uma única molécula. Embora esse avanço não possa fazer isso, Moore diz que o objetivo está mais próximo com o desenvolvimento desse novo tipo de mecanóforos.

"Há mais trabalho a fazer, mas esse avanço abre a porta para uma visão detalhada do que está acontecendo no nível molecular em todos os tipos de materiais, "Disse Moore." Na área de biomecânica, por exemplo, vemos esta pesquisa como um trampolim para um melhor monitoramento de como nossos corpos reagem às forças externas do nível celular e além. "