推荐东京工业大学大冢秀行研究团队的研究成果：微小力可以使聚合物显色。
（一）
东京工业大学研究人员开发了一种多功能聚合物材料，该材料可以通过颜色和荧光显示接收到的力，并同时在该位置形成新的交联键以增加强度。
研究人员设计并合成了主链上带有DFSN（二芴基丁二腈）骨架，侧链上带有可聚合烯基基团的聚氨酯，进行压缩试验以研究所得弹性体在力下的反应。DFSN骨架在室温下是稳定的，但是当施加力时，中心碳-碳键断裂，生成具有反应性的自由基，并且材料会显示红色，也可以显黄色荧光。
图1.DFSN骨架的属性（左）和本研究中的设计（右）
在自由基作用下，还可以与聚合物链上的可聚合基团发生交联反应提高强度和提高耐溶剂性。接下来，当用紫外线（365nm）照射压缩膜时，显示黄色荧光。该荧光发射是由在交联反应期间自由基的运动产生的荧光自由基引起的。由于荧光的变化比颜色的变化更敏感，因此从损伤检测的角度来看，它被认为更有用。
图2.聚合物受压效果
另外，通过测量机械性能和电子状态，计算化学等，对力引起的化学反应进行多方面的评估。通过此方法还可以设计聚合物材料，以通过响应力载荷来防止意外破坏。
（二）
值得一提的是，上述这种方法，可以用于研究聚合物结晶的可视化：
将TASN骨架引入了通过机械刺激裂解产生稳定的荧光自由基的结晶聚酯分子链的中心，成功地直接可视化和量化了聚酯结晶过程中产生的稳定基团，通过共聚焦荧光显微镜可以进行三维观察。具体地，作为结晶聚合物，合成了在分子链的中心具有TASN骨架的线性和星形的聚己内酯。在等温结晶过程中，TASN骨架因上面产生的微小应力而解离，并且可以检测到发射黄色荧光的自由基。
研究人员的相关参考文献：
1、Segmented Polyurethane Elastomers with Mechanochromic and Self‐Strengthening Functions，DOI:10.1002/anie.202015196
2、A Diarylacetonitrile as a Molecular Probe for the Detection of Polymeric Mechanoradicals in the Bulk State through a Radical Chain‐Transfer Mechanism,DOI：10.1002/anie.202013180
3、Crystallization-induced mechanofluorescence for visualization of polymer crystallization，DOI：10.1038/s41467-020-20366-y
本文信息来源：东京工业大学，仅供参考学习。