Stres Altında Akıllı Polimer Parlıyor
Japonya’daki bilim adamları, stresi hızlı ve hassas bir şekilde tespit edebilen bir ışıldayan polimer geliştirdiler.
AsianScientist (24 Şubat 2020) – Japonya’daki bir araştırma grubu, gerildiğinde daha canlı parlayan, stres algılayan bir ‘akıllı’ polimer yarattı. Chemical Communications’da yayınlanan bulguları, mühendislik ve inşaat endüstrilerinde kullanılan malzemelerin aşınma ve yıpranmasını izlemek için kullanılabilir.
İnşaat malzemelerinde çatlaklar veya diğer görünür kusurlar ortaya çıktığında, bir binanın yapısal bütünlüğü zaten tehlikeye girmiş olabilir. Bu çalışmada, Japonya’daki Okinawa Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nden (OIST) Dr.Ayumu Karimata liderliğindeki araştırmacılar, mekanik gerilimin erken tespiti için yol açan, üzerine uygulanan mekanik kuvvet miktarıyla orantılı olarak yanan bakır içeren bir polimer yarattılar.
Bilim adamları, polimerlerini, polibutilakrilat ile bakır komplekslerini -bakır atomlarını karbon içeren moleküllere bağlayarak oluşturulan yapılar- dahil ederek yarattılar. Polibutilakrilat zincirlerini bir arada tutan bakır kompleksleri, fotolüminesans olarak bilinen bir özellik olan ultraviyole ışığa maruz kaldığında doğal olarak parlar.
Polimer gerildiğinde, bakır kompleksleri daha büyük bir yoğunlukta ışık yayar ve daha parlak bir ışıltıya neden olur. Bakır kompleksleri bu nedenle mekanik kuvvet olarak tetiklendiğinde değişikliğe uğrayan bileşikler olan mekanikofor olarak işlev görürler.
Çoğu mekanikofor, mekanik stres zayıf bir kimyasal bağı kırdığında renk değiştiren veya ışık yayan organik bileşiklerden yapılır. Bununla birlikte, Karimata, kimyasal bağı kırmak için nispeten büyük bir kuvvetin gerekli olduğunu belirtti, bu nedenle mekanikofor, küçük miktarlardaki strese duyarlı değildir.
“Ayrıca, bağın kopması süreci genellikle geri döndürülemez, bu nedenle bu stres sensörleri sadece bir kez kullanılabilir” dedi.
Buna karşılık, yeni bakır mekanoforlar çok daha küçük gerilimlere karşı hassastır ve hızlı ve geri dönüşümlü olarak tepki verebilir. Bilim adamları, polimer filmlerinin gerilmeye ve salınmaya yanıt olarak hemen aydınlandığını ve kararttığını bildirdi.
Karimata, akrilik polimerin nihayetinde köprüler veya otomobil ve uçak çerçeveleri gibi farklı yapıları kaplamak için strese duyarlı bir akrilik boya oluşturmak üzere uyarlanabileceğini önermektedir.
Karimata, “Polimerin doğrudan görselleştirilmesinden bile görebildiğimiz gibi, stres bir malzemeye eşit olmayan bir şekilde uygulanır” dedi. “Strese duyarlı bir boya, bir malzeme üzerindeki sıcak noktaların tespit edilmesine izin verir ve bir yapının aksamasını önlemeye yardımcı olabilir.”
Kaynak: asianscientist.com
