Les colorants à changement de couleur visualisent le stress dans les plastiques

Une équipe de recherche a construit une nouvelle molécule de colorant dans le domaine des mécanophores. Grâce à cette molécule, les contraintes de différentes amplitudes dans les composants en plastique peuvent être visualisées en continu par des changements de couleur.

Le concept de tels colorants n'est pas nouveau mais la plupart des mécanophores précédents ne pouvaient qu'indiquer la présence ou l'absence de stress dans les plastiques. La nouvelle molécule permet de différencier des contraintes d'intensités différentes. Ceci est important pour cartographier les distributions de contraintes dans les composants plastiques macroscopiques afin de surveiller l'intégrité du matériau à tout moment. L'équipe développe cette forme d'analyse des déformations et des dommages, la rapprochant des applications pratiques.

En combinant un colorant de conception moléculaire avec un plastique adapté et non cassant, les forces macroscopiques peuvent désormais être ramenées à l'échelle moléculaire. Ces forces agissantes peuvent être, par exemple, une pression ou une tension externe. La molécule de colorant « ressent » ainsi la force agissant dans les composants plastiques et continue d'indiquer les changements de force en augmentant les changements de couleur. Si la charge externe est retirée, la molécule de colorant revient à son état d'origine - un ressort moléculaire qui s'étire et jaillit en fonction de la tension externe.

Par rapport aux interrupteurs moléculaires existants qui traduisent les contraintes dans les plastiques en changeant de couleur, les avantages de la nouvelle technologie résident dans la cartographie continue des forces de différentes amplitudes ainsi que dans le comportement de type ressort de la molécule, qui peut être utilisé encore et encore.

La technologie pourrait également permettre une compréhension plus fondamentale des propriétés d'amortissement des matériaux synthétiques et des systèmes naturels. Par exemple, il y a des fruits gros et lourds qui tombent des arbres de grandes hauteurs mais qui restent intacts. La nature sert ici de modèle et les ressorts moléculaires pourraient aider à mieux comprendre et imiter de tels systèmes. Les efforts futurs porteront donc sur l'adaptation des ressorts à force moléculaire pour une utilisation dans divers plastiques.