ژل‌های پلیمری فلورسنت با قابلیت تغییر رنگ برای شناسایی آسیب‌های ساختاری

گروه ترجمه و تولید محتوا مرجع پلمیر در بازار ایران (پلیم پارت): پژوهشگران MIT موفق به ساخت ژل‌های پلیمری فلورسنتی شده‌اند که هنگامی که در معرض ارتعاش، گرما و اسید قرار می‌گیرند یا دچار هر گونه در هم گسیختگی می‌شوند، رنگ آن‌ها تغییر می‌کند.

برای ساخت چنین ژل‌هایی، پژوهشگران به طور گسترده از مواد پلیمری  و فلزات فلوئورسانس و عوامل شیمیایی که بتواند این دو نوع ماده را به یکدیگر اتصال دهد، استفاده کردند. مواد یاد شده در داخل یک حلال مخلوط می‌شوند و مولکول های پلیمری به یکدیگر متصل می شوند تا جایی که ژل تشکیل شود. با استفاده از فلزات مختلف پژوهشگران توانستند خواص فیزیکی ژل و نیز رنگ نور ساطع شده را کنترل کنند. تا جایی که در یک سری از آزمایش ها، ژل‌ها بعد از قرار گرفتن در معرض یک محرک خارجی، رنگی را ساطع می کردند اما بعد از بازگشت به شرایط پیش از اعمال تنش، همان رنگ را داشتند.

موجودات طبیعی رفتارهای قابل توجهی را از خود نشان می‌دهند. به طور مثال صدف که رشته های قوی را تولید می‌کند به قایق‌ها، سنگ‌ها و سایر سطوح زیر آب به طور محکم متصل می‌شود. اما این رشته های سفت قابل تغییر هستند و برای نگه داری از صدف گاهی خاصیت چسبناکی پیدا می کنند. از این رو است که صدف‌ها خاصیت خود ترمیمی نیز دارند. در مقابل، مواد ساخته دست بشر به طور معمول حالت پویا ندارند، و زمانی که شکسته شوند، این آسیب غیر قابل برگشت است.

پژوهشگران با پژوهش بر روی ساختار صدف دریافته‌اند که ساختار آن شامل یون فلزی تک (ذره باردار) که از طریق پیوند شیمیایی به مولکول‌های لیگاند متصل شده است می‌باشد. لیگاندها از مولکول‌های آلی ساخته شده‌اند و می‌توانند به مولکول‌های دیگر متصل شوند و با ایجاد اتصالات عرضی ترکیبات پیچیده ای را ایجاد کنند (کمپلکس کئوردینه فلزی).

در نهایت تیم پژوهشی موفق به ساخت پلیمرهای ارزان، ساده و سازگار با محیط زیست شدند. ژل‌های پلیمری که عناصری از فلزات واسطه آنها را همراهی می کنند (خواص مکانیکی ژل و رنگ ساطع شده از پلیمر مربوط به افزودن همین عناصر است) و لیگاندهای شیمیایی (ترپیریدین)، آنها را به مولکول های پلیمری از جنس پلی اتیلن گلیکول متصل می گردانند.

از میان فلزات واسطه گروه لانتانیدها  که اغلب به عنوان عناصر خاکی نادر به آنها اشاره می شود، علاوه بر تمامی ویژگی های جذاب خود، قابلیت درخشش در مقابل اشعه‌ی فرا بنفش را نیز دارند. از دیگر ویژگی‌های لانتانیدها تغییر رنگ ساطع شده از آنها با تغییر درجه حرارت و PH است. چنین ژل‌های پلیمری می‌توانند در ساخت سنسورهای بسیار عالی به کار گرفته شوند. به عنوان مثال برای پوشش هایی بر روی کابل‌ها، لوله‌ها، سازه‌های زیر آب، خطوط انتقال دهنده‌ی نفت و گاز و همچنین در مزارع مورد استفاده قرار می‌گیرند، چرا که با کوچکترین تغییر، رنگ پوشش تغییر کرده و به بهترین شکل، بحران‌ها و فجایع ناشی از شکستگی و خوردگی این مقاطع شناسایی و مدیریت خواهد شد.

در حال حاضر پژوهشگران در حال مطالعات بنیادی تری بر روی ساخت موادی می‌باشند که علاوه بر تغییر رنگ در برابر محرک‌های خارجی، قابلیت ترمیم خود و بازگشت به حالت اولیه را داشته باشند.

منبع: MITNEWS