Tworzywa zmieniają kolor

Opracowano tworzywo, które nie tylko odkształca się, ale i zmienia swój kolor.

Polimer, który w odpowiednich warunkach pomimo trwałego odkształcenia wraca do swojego pierwotnego kształtu może od niedawna wraz ze zmianą tego kształtu zmieniać również swój kolor. Proces ten jest w pełni odwracalny, a jego charakter może być wykorzystany do wizualizacji zmian struktury polimeru.

Pamięć kształtu to cecha materiału, polegająca na odtworzeniu pierwotnego kształtu po fizycznej (mechanicznej) jego zmianie. Właściwość uzyskiwana jest technologicznie pod wpływem procesu sieciowania.

Wprawdzie materiały, które zapamiętują swój kształt i w odpowiednich warunkach wracają do swojej pierwotnej formy znane są naukowcom od kilku dekad, to jednak niedawno badacze z Case Western Reserve University poinformowali o ciekawym odkryciu.

Oto bowiem prace uniwersyteckiego zespołu zaowocowały odkryciem nowego materiału polimerowego, który nie tylko pamięta swój kształt, ale również odwracalnie zmienia kolor w zależności od tego, czy aktualnie ma formę pierwotną, czy celowo zmienioną.

Do badań wykorzystano znany z bardzo dobrej pamięci kształtu polimer - usieciowany poli(cyklookten), do którego wprowadzono fenyleno-winylenowy barwnik fluorescencyjny. Tak przygotowany kawałek tworzywa sztucznego podgrzano do temperatury 75 st. C, uformowano w spiralkę i by utrwalić kształt gwałtownie ostudzono do temperatury 5 st. C.

Wykonana z tworzywa spiralka świeciła światłem fluorescencyjnym w kolorze pomarańczowym. Gdy jednak zanurzono ją w gorącym oleju silikonowym o temperaturze 80 st. C, zarówno kształt, jak i kolor świecenia uległ zmianie. Oto bowiem polimer powrócił do pierwotnego kształtu i zielonej fluorescencji. Zmiany barwy świecenia barwnika zawartego w polimerze spowodowane były odwracalnym łączeniem się jego cząsteczek w większe zespoły - zaszła tu tzw. agregacja.

W podwyższonej temperaturze badany kawałek tworzywa sztucznego pozbył się wymuszonego spiralnego kształtu, zmieniając jednocześnie kolor. Tego typu zmiany pojawiały się wielokrotnie i odwracalnie w wyniku cyklicznego procesu odkształcania oraz powrotu do pierwotnej formy.

Badanie to pokazało, że materiały o podobnych cechach mogą znaleźć zastosowanie zarówno w medycynie, jak i architekturze, gdzie ważna jest łatwa kontrola zmian właściwości fizykochemicznych materiałów poprzez - jak w tym wypadku - kontrolę zmiany fluorescencji.