p O corante desenvolvido mostra tensões de diferentes magnitudes em componentes plásticos. Se isso funciona foi investigado usando experimentos mecânicos em amostras de teste contendo o corante. Crédito:Maximilian Raisch
p Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Dr. Michael Sommer, Professor de Química de Polímeros na Universidade de Tecnologia de Chemnitz, e PD Dr. Michael Walter, líder de projeto no Cluster Of Excellence Living, Adaptativo, e Sistemas de Materiais Autônomos de Energia (livMatS) na Universidade de Freiburg, conseguiu construir uma nova molécula de corante a partir da área dos chamados mecanóforos. p Graças a esta molécula, tensões de diferentes magnitudes em componentes plásticos podem ser visualizadas continuamente por mudanças de cor. O conceito de tais corantes não é novo, mas a maioria dos mecanóforos anteriores eram capazes de indicar apenas a presença ou ausência de estresse nos plásticos. A pesquisa atual agora permite diferenciar tensões de diferentes magnitudes. Isso agrega grandes vantagens sempre que é importante mapear as distribuições de tensões em componentes plásticos macroscópicos para monitorar a integridade do material em todos os momentos. A equipe de pesquisa está agora um passo adiante no desenvolvimento desta forma eficaz de análise de deformação e danos, aproximando-o das aplicações práticas.
p Os resultados do estudo foram publicados na revista
Nature Communications em 9 de julho, 2021.
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A mola molecular mostra a força da carga em termos de cor
p Como os pesquisadores relatam em sua publicação, combinando um corante projetado molecularmente com um adequado e, sobre tudo, plástico não quebradiço, as forças macroscópicas agora podem ser reduzidas à escala molecular. Essas forças atuantes podem ser, por exemplo, pressão ou tensão externa.
p A molécula do corante, portanto, "sente" a força que atua dentro dos componentes plásticos e continua a indicar mudanças na força, aumentando as mudanças na cor. Se a carga externa for retirada, a molécula do corante retorna ao seu estado original. É por isso que esse corante é denominado "mola molecular" - ele se estende e "se projeta" - dependendo da tensão externa.
p Em comparação com os interruptores moleculares existentes que traduzem o estresse em plásticos mudando de cor, as vantagens aqui estão claramente no mapeamento contínuo de forças de diferentes magnitudes, bem como no comportamento de mola da molécula, que pode ser usado repetidamente.
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Melhores propriedades mecânicas - melhor compreensão e aplicação de amortecimento
p "Este é um passo ousado para visualizar diretamente as tensões residuais externas de plásticos com métodos analíticos simples, o que é de grande ajuda para o desenvolvimento de materiais com propriedades mecânicas aprimoradas feitas por, por exemplo, impressao 3D, "resume o Prof. Michael Sommer.
p Mas também pode permitir uma compreensão mais fundamental das propriedades de amortecimento de materiais sintéticos e sistemas naturais:por exemplo, há frutos grandes e pesados que caem das árvores de grandes alturas, mas permanecem intactos. A natureza serve de modelo aqui, e molas moleculares poderiam ajudar a entender e imitar melhor esses sistemas.
p Os esforços futuros se concentrarão, portanto, na adaptação de molas de força molecular para uso em vários plásticos. Isso exigirá esforços conjuntos com outros grupos de pesquisa e o uso de métodos assistidos por computador.