08:38 2022-05-25
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Un defect bun? Cercetătorii descoperă dislocări elicoidale ale șuruburilor în polimeri stratificati
_ Un defect bun? Cercetătorii descoperă dislocații elicoidale ale șuruburilor în polimeri stratificat
Dr. Edwin L. Thomas, profesor la Departamentul de Știința și Inginerie a Materialelor, și o echipă de cercetători de la Universitatea Texas A&M și Universitatea Yonsei au descoperit recent un defect de formă elicoidală în polimerii stratificati, dezvăluind modul în care solvenții pot difuza prin straturi și pot produce modificări de culoare. .
Această cercetare a fost publicată recent în Science Advances.
În unele electronice interactive cu om, cum ar fi indicatori de temperatură sau senzori de sănătate, sunt utilizați polimeri capabili să-și schimbe culoarea în funcție de stimuli. Acest fenomen este denumit culori structurale interactive cu stimuli, deoarece materialul reacționează și își schimbă culoarea din cauza schimbărilor de mediu, cum ar fi un solvent sau o soluție.
Un material care are o structură periodică unidimensională compusă din două Straturile (A și B) acționează ca un cristal fotonic și pot reflecta lumina cu o anumită lungime de undă (culoare), în funcție de grosimea fiecărui strat. Culoarea structurală interactivă cu stimuli funcționează prin modificarea cristalelor fotonice folosind stimuli sau forțe externe. Grosimea fiecărui strat de polimer afectează culoarea luminii reflectate: dacă toate straturile dintr-un material sunt de aceeași grosime, se va reflecta o singură culoare. Dacă diferite părți ale materialului sunt compuse din stive de straturi, fiecare având o grosime diferită, fiecare strat va reflecta o culoare diferită, iar materialul va apărea ca un material metalic normal, reflectând toate culorile.
În unele dintre ele. În cazuri, se folosește un solvent preferențial pentru a umfla unul dintre straturile speciale de polimer, provocând în mod intenționat schimbări de culoare. Cercetătorii au observat că straturile așteptate se umflau în aceste materiale. Cu toate acestea, nu era clar cum solventul se scurgea/traversa prin straturi care nu s-au umflat până la cele care trebuiau să se umfle.
„Să presupunem că punem un solvent peste mai multe straturi de polimer A și B”, a spus Thomas. „Primul strat A se umflă, stratul B nu se umflă, dar următorul strat A se va umfla. Cum trece al doilea strat de solvent A prin stratul B? Ne-am dat seama că trebuie să existe ceva în structura generală a polimerului care să permită trecerea solventului către celelalte straturi.”
Pentru a înțelege ce se întâmplă în polimeri, cercetătorii au folosit un fascicul de electroni pentru a dezvolta o tomogramă - o tehnică de reconstrucție care realizează imagini bidimensionale foarte subțiri ale secțiunilor. de obiecte 3D pentru a descoperi ceea ce este înăuntru.
„Să presupunem că ai avut o pâine și ai vrut să știi dacă există o gaură undeva în pâine”, a spus Thomas. „Dacă l-ai tăia subțire, în cele din urmă ai lovi gaura. Continui să feliezi, iar apoi gaura ar dispărea. Dacă te-ai uita la toate feliile, ai putea înțelege exact unde sunt găurile. Acest proces este similar cu ideea. a unui tomograf.”
Folosind această metodă, cercetătorii au descoperit că în materialul cristal fotonic polimer au fost prezente dislocări (defecte) elicoidale ale șuruburilor, permițând solventului să treacă ușor și rapid în diferite straturi, provocând umflarea și producerea de modificări de culoare structurală stimuli-interactiv.
De obicei, defectele sunt asociate cu energie mare și sunt singulare (perturbând brusc periodicitatea care apare într-o singură locație). Spre deosebire de aceasta, defectele elicoidale nu sunt singulare și se formează spontan – un avantaj pentru materiale.
„Acesta este un tip bun de defect care ajută la proprietăți și permite pătrunderea rapidă și eficientă în material cu solvent și umflare rapidă. Dacă aceste lucruri nu ar exista, singurul mod în care straturile ar putea transpira ar fi de la margini”, a spus Thomas.
Deoarece culoarea structurală interactivă cu stimuli prezintă un potențial excelent pentru dispozitive precum senzorii de sănătate și electronicele interactive pentru om, controlul distanței laterale sau al cantității de defecte elicoidale ar putea fi un factor critic în aplicațiile viitoare.
„Aceste defecte produc în prezent un efect favorabil, dar depinde de aplicație”, a spus el. „Următoarea noastră provocare este să descifram cum să controlăm distanța și cantitatea acestor defecte și, la rândul său, să avem mai mult control asupra timpului necesar fluidului pentru a se deplasa prin straturi. Înțelegerea acestor defecte este esențială pentru creșterea numărului de aplicații. tehnologia poate fi utilizată în."
Comentarii:
Adauga Comentariu