科學家開發實驗性複合材料 通過改變顏色以警告其受壓情況

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當輕質複合材料被用於航空航天等領域時，在它們失效之前知道它們是否正在經歷機械應力是非常重要的。一種新的複合材料能夠做到這一點，只需在紫外光下發出熒光即可。該實驗性複合材料由瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH）和弗裏堡大學的科學家創造，由兩種材料的交替層組成。

其中一種材料是以前開發的合成珍珠母的版本。天然版本的珍珠母是由堆積的磚狀碳酸鈣板組成的，它使某些類型的軟體動物的外殼具有硬度和剛度。ETH的合成版本也同樣堅硬，但它是由排列整齊的氧化鋁板組成，通過環氧樹脂和氧化鈦顆粒的混合物連接在一起。

另一種材料是一種塑料聚合物，其中含有被稱為"mechanophores"的分子。雖然這些分子在紫外線下觀察時通常是淺粉色，但當它們被拉伸後會發出紫色的熒光。

因此，如果半透明的複合材料被彎曲，聚合物將通過在紫外線下發出紫色熒光來揭示這一事實--它甚至在複合材料形成裂縫之前就會這樣做。更重要的是，通過測量熒光的強度，可以客觀地確定它所承受的機械應力的大小。基本上，機械膠團被拉伸得越多，它們就越亮。隨後暴露在綠光下，它們會恢複到默認的粉紅色。

應該注意的是，到目前為止，這種複合材料只在實驗室規模下生產。科學家還需要進一步的研究，以了解制造方法是否可以擴大到商業生產。

關於這項研究的論文最近發表在《美國化學會-應用材料與界面》雜志上。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c05964

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