Tokio Elm İnstitutu tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləriBu yeni mexanofor mexaniki zədələnmə baş verdikdə erkən xəbərdarlıq etməklə fəlakətli material nasazlıqlarının qarşısını almağa kömək edə bilər. Mənbə: Tokio Elm İnstitutu

Tokio Elm İnstitutunun tədqiqatçılarının məlumatına görə, yeni hazırlanmış möhkəm mexanofor istiliyə və ultrabənövşəyi şüalara davamlı olmaqla yanaşı, mexaniki nasazlığa qarşı erkən xəbərdarlıq təmin edir. Onlar hesablama kimyası texnikalarını istilik və fotokimyəvi sınaqlarla birləşdirərək DAANAC adlanan mexanofor iskelesinin ətraf mühitin stresi altında hərəkətsiz qaldığını, lakin mexaniki olaraq aktivləşdirildikdə aydın sarı siqnal yaydığını göstəriblər. Bu, tikinti, nəqliyyat və elektronika sahələrində ağıllı, özünü göstərən materialların yolunu aça bilər.

Polimer təhlükəsizliyi ilə bağlı çətinliklər

Plastiklər və elastomerlər kimi yüksək performanslı polimerlər müasir həyatda təyyarə hissələrindən tutmuş körpülərə və elektronikaya qədər hər şeydə mövcud olan vacib materiallardır. Bu sektorlarda qəfil nasazlıqlar olduqca təhlükəli və baha başa gələ biləcəyi üçün yüksək performanslı polimerlərin təhlükəsizliyini və uzunömürlülüyünü təmin etmək çox vacib bir problemdir.

Zərər molekulyar səviyyədə çox vaxt gec olana qədər görünməz olduğundan, elm adamları “mexanoforlar” kimi tanınan birləşmələr hazırlayırlar. Polimer materialın əsas hissəsinə yerləşdirilə bilən bu molekulyar sensorlar mexaniki gərginliyə kimyəvi reaksiya verərək və flüoresans və ya digər hadisələr vasitəsilə görünən işıq yaradaraq erkən xəbərdarlıq sistemi kimi xidmət edir.

Təəssüf ki, ənənəvi kovalent mexanoforların əksəriyyəti kimyəvi cəhətdən zəif rabitələrə əsaslanır və bu da istilik və ya ultrabənövşəyi (UB) işığı kimi ümumi ətraf mühit tetikleyicilərinə məruz qaldıqda istənməyən aktivləşməyə meylli edir. Bu o deməkdir ki, sənaye istifadəsi və ya açıq infrastruktur üçün nəzərdə tutulmuş polimer potensial olaraq yalançı siqnal verə bilər və ya günəş işığına məruz qalmaqla və ya əməliyyat zamanı qızmaqla vaxtından əvvəl zərər hiss etmə qabiliyyətini itirə bilər. Beləliklə, yalnız mexaniki qüvvəyə cavab verən möhkəm, selektiv və davamlı mexanoforlara ehtiyac var.Oyna

00:0000:27SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

OynaDartılma sınağı zamanı CP _DAANAC -ın mexanoflüoresan davranışı . Kredit: Amerika Kimya Cəmiyyətinin Jurnalı (2025). DOI: 10.1021/jacs.5c15553

DAANAC mexanoforunun təqdimatı

Bu fonda, Yaponiyanın Tokio Elm İnstitutunun (Science Tokyo) Kimya Elmi və Mühəndisliyi Departamentindən professor Hideyuki Otsukanın rəhbərlik etdiyi bir tədqiqat qrupu müstəsna bir həll yolu hazırladı. Amerika Kimya Cəmiyyətinin Jurnalında dərc olunmuş son məqalələrində onlar diarylacetonitril-α-karboksilik efir (DAANAC) adlanan möhkəm mexanoforlar üçün yeni bir molekulyar iskele təqdim edirlər.

DAANAC, sıxlıq funksional nəzəriyyəsi hesablamalarına əsaslanan mexanokimyəvi simulyasiyalar üçün qabaqcıl hesablama kimyası üsullarından istifadə etməklə diqqətlə hazırlanmışdır. O, birləşdirilərkən flüoresansı söndürən alkoksikarbonil radikalına birləşdirilmiş sabit və flüoresan dialetonitril radikalından ibarətdir. DAANAC, bu radikallar arasında nisbətən güclü kovalent bağa malikdir və bu da mexaniki qüvvəyə həssas qalaraq ətraf mühitin stresinə davam gətirməyə imkan verir.

Eksperimental təsdiqləmə və performans

Tədqiqat qrupu dizaynlarını təsdiqləmək üçün bir sıra təcrübələr apardı. Model birləşmə kimi sınaqdan keçirildikdə, DAANAC əla istilik stabilliyi nümayiş etdirdi və 200 °C-dən yuxarı qızdırıldıqda belə parçalanma əlamətləri göstərmədi. Həmçinin, fotokimyəvi cəhətdən inert olduğu və uzun müddət UB şüalanmasına məruz qalmağa davam gətirə bildiyi sübut edildi.

DAANAC bölmələri mexanoforlar üçün tipik real həyatda istifadə hallarını təmsil edən xətti və çarpaz əlaqəli polimerlərə daxil edildikdə, üyütmə və ya dartmaq kimi mexaniki qüvvənin tətbiqi tərkib hissələri arasındakı əlaqələri pozdu. Bu da öz növbəsində fərqli bir sarı flüoresan siqnal yaratdı.

Bundan əlavə, çarpaz əlaqəli polimerlər üzərində aparılan sınaqlar DAANAC-ın daxil edilməsinin materialın daxili möhkəmliyinə və ya istilik stabilliyinə xələl gətirmədiyini təsdiqlədi. Otsuka deyir: “Tapıntılarımız DAANAC-ı qüvvəyə cavabdehlik və struktur möhkəmliyi arasındakı boşluğu aradan qaldıran və davamlı mexanoreaktiv polimerlər üçün dizayn sahəsini genişləndirən unikal flüoresan mexanofor kimi müəyyən edir”.

Ağıllı materiallar üçün təsirlər

Ümumilikdə, DAANAC-ın inkişafı bir çox əsas sektorda daha təhlükəsiz və daha uzunömürlü komponentlər yaratmaq üçün qapı açır. Otsuka izah edir ki, “Bu innovasiya istifadə zamanı sabit qalan, lakin fəlakətli nasazlıqdan əvvəl erkən xəbərdarlıq siqnalları verən ağıllı struktur materialları üçün yeni dizayn paradiqması təqdim edir”.

Yaxın gələcəkdə potensial tətbiqlərə nəqliyyat, infrastruktur və qabaqcıl elektronika sahələrində inqilabi komponentlər daxildir, burada materiallar ciddi zərər baş verməzdən əvvəl işıqdan istifadə edərək öz zərər vəziyyətini sözün əsl mənasında bildirə bilər.

Daha çox məlumat: Yuto Uchida və digərləri, Davamlı Mexanoresensiv Polimerlər üçün Termal və Fotokimyəvi Sabit Flüoresan Radikal Tipli Mexanofor, Amerika Kimya Cəmiyyətinin Jurnalı (2025). DOI: 10.1021/jacs.5c15553

Jurnal məlumatı: Amerika Kimya Cəmiyyətinin Jurnalı 

Tokio Elm İnstitutu tərəfindən təmin edilir