색이 변하는 염료는 플라스틱의 스트레스를 시각화합니다.

연구팀은 메카노포어(mechanophores) 영역에서 새로운 염료 분자를 구축했다. 이 분자 덕분에 플라스틱 구성 요소의 다양한 크기의 응력을 색상 변화에 따라 지속적으로 시각화할 수 있습니다.

이러한 염료의 개념은 새로운 것이 아니지만 대부분의 이전 기계 장치는 플라스틱에 응력이 있는지 여부만 나타낼 수 있었습니다. 새로운 분자는 서로 다른 크기의 응력을 구별할 수 있습니다. 이는 항상 재료의 무결성을 모니터링하기 위해 거시적 플라스틱 구성요소의 응력 분포를 매핑하는 데 중요합니다. 팀은 이러한 형태의 변형 및 손상 분석을 개발하여 실제 적용에 더 가깝습니다.

분자로 설계된 염료를 적절하고 잘 깨지지 않는 플라스틱과 결합함으로써 거시적 힘을 분자 규모로 낮출 수 있습니다. 이러한 작용력은 예를 들어 외부 압력 또는 장력일 수 있습니다. 따라서 염료 분자는 플라스틱 구성 요소 내에서 작용하는 힘을 "느끼고" 색상 변화를 증가시켜 힘의 변화를 계속 나타냅니다. 외부 하중이 제거되면 염료 분자는 원래 상태로 돌아갑니다. 즉, 외부 장력에 따라 늘어나거나 튕기는 분자 스프링입니다.

색상을 변경하여 플라스틱의 응력을 변환하는 기존 분자 스위치와 비교하여 새로운 기술의 장점은 반복해서 사용할 수 있는 분자의 스프링과 같은 거동뿐만 아니라 다양한 크기의 힘의 무단 매핑에 있습니다.

이 기술은 또한 합성 재료와 자연 시스템의 감쇠 특성에 대한 보다 근본적인 이해를 가능하게 합니다. 예를 들어, 높은 높이에서 나무에서 떨어지지만 손상되지 않은 크고 무거운 과일이 있습니다. 자연은 여기에서 모델 역할을 하며 분자 스프링은 그러한 시스템을 더 잘 이해하고 모방하는 데 도움이 될 수 있습니다. 따라서 향후 노력은 다양한 플라스틱에 사용하기 위해 분자력 스프링을 적용하는 데 중점을 둘 것입니다.