銷售高分子材料的熒光分子的分解

尼龍、橡膠、硅樹脂、聚四氟乙烯和聚氯乙烯——所有人造聚合物的例子——都是重復分子單元的長鏈，我們稱之為單體。雖然聚合物也存在于自然界(想象羊毛、絲綢甚至頭發(fā))，但合成聚合物(其中最著名的是塑料)的發(fā)明徹底改變了這個行業(yè)。輕質、彈性、柔韌但耐用的合成聚合物是地球上使用最廣泛的材料之一，廣泛用于從服裝到建筑、包裝和能源生產的各種材料。新材料工程時代開始以來，了解外力對聚合物強度和穩(wěn)定性的影響對評價其性能至關重要。

當受到機械應力時，將一些聚合物鏈結合在一起的弱鍵被克服，一個鍵不可避免地斷裂。當這種情況發(fā)生時，就會產生自由基(一種帶有不成對電子的分子，這種分子天生不穩(wěn)定，反應性很強，在這種情況下被稱為“機械力學”)。我們可以通過估計產生的自由力學量來推斷材料對應力的抵抗能力。盡管這一現象已被很好地記錄下來，但科學家仍試圖在環(huán)境溫度下以本體狀態(tài)觀察這一現象，因為為本體聚合物生產的機械橡膠由于其對氧氣和其他試劑的高反應性而不穩(wěn)定。

由大冢秀吉教授領導的東京理工學院的研究人員決定接受這一挑戰(zhàn)。在國際版Angewandte Chemie上發(fā)表的研究中，他們使用了一種叫做二芳基乙腈(H-DAAN)的小分子來捕獲流氓自由基。大冢教授解釋說：“我們的理論是H-DAAN與自由基反應時會發(fā)出獨特的熒光，然后我們可以通過測量來估計聚合物的分解程度?！薄袄碚摵芎唵?；施加在聚合物上的力越大，產生的機械力學越多，它們與H-DAAN的反應越多。這種更高的反應速率導致更高的熒光強度，并且可以容易地測量變化?！?

研究人員現在想看看這在實踐中是如何工作的。當聚苯乙烯(在存在H-DAAN的情況下)通過研磨受到機械應力時，H-DAAN作為聚合物機械基團的自由基清除劑，并與其結合產生具有熒光性質的“DAAN”。這導致可見的黃色熒光。

大冢教授說：“也許更重要的是，我們發(fā)現熒光強度和研磨聚苯乙烯產生的DAAN自由基之間有明顯的相關性。”“這意味著體系統(tǒng)中產生的DAAN自由基的量只能通過測量熒光強度來估算?！?

他們的發(fā)現有廣泛的含義：通過能夠直觀地量化材料對不同外部刺激的反應，他們可以根據預期的機械應力測試適合各種用途的聚合物。這種方法可能被證明是科學家和工程師提高材料性能和特異性的有價值的工具。

這種令人興奮的研究聚合物對這種閃亮的光機械應力作出反應，并闡明了聚合物機械自由基研究的前進方向！

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