东京工业大学(Tokyo Tech)的科学家已经开发出一种聚合物，该聚合物在受到机械应力后其性能会发生明显变化。机械响应的聚合物以散装形式显示出颜色变化，荧光和自增强能力，即使在简单的压缩或拉伸下也是如此。这些基本发现在机械化学领域是空前的，并且可以为材料科学中的众多应用铺平道路。

本体自增强聚合物的研究进展

在最近的一项研究中，东京工业大学，山形大学和日本相模化学研究所的一组科学家在本体自增强聚合物方面取得了显着进展。这项研究的领导者大冢秀行教授解释了他们的动机：“进一步发展优雅的本体系统，在该系统中，力诱导的反应会引起机械性能的明显变化，这将代表力学化学，聚合物化学和化学反应方面的革命性进展。材料科学。” 他们通过专注于二芴基琥珀腈(DFSN)(一种对机械应力作出反应的“机械分子”或分子)实现了这一目标。

带有功能链段的PU聚合物链

该团队创建了具有硬和软功能段的分段聚氨酯聚合物链。软链段包含DFSN分子，充当其“最弱的连接”，其两个半部分均通过单个共价键连接。软链段的侧链也被甲基丙烯酰基单元封端。在聚合物上施加机械应力(例如简单压缩或拉伸)后，DFSN分子会分裂为两个相等的氰基芴(CF)自由基。这些CF自由基与DFSN不同，呈粉红色，因此很容易从视觉上检测机械损伤。

最重要的是，CF自由基会与其他聚合物侧链中的甲基丙烯酰基单元反应，从而导致单独的聚合物在一种称为交联的过程中彼此化学钩连。随着聚合物变得更加化学缠结，这种现象最终使整体材料的整体强度提高。正如科学家通过实验证明的那样，这种化学交联作用随着在分段聚合物样品上执行更多的压缩循环而变得更加明显，因为更多的DFSN分子被分解为CF自由基。

紫外线下具有荧光的嵌段聚合物

此外，研究小组还创建了一种微小的分段聚合物变体，当施加机械力时，该分段聚合物不仅会变成粉红色，而且在紫外线照射下也会显示荧光。当试图更准确地量化机械应力造成的损坏程度时，此功能非常有用。

所开发聚合物的吸引人的特性和功能可用于例如直观的损伤检测和自适应材料的创建。大冢对他们的发现表示兴奋，他说：我们成功开发了前所未有的Mechano响应型聚合物，该聚合物具有变色，荧光和自增强功能，这标志着通过简单地拉伸或压缩大体积薄膜而实现的力诱导交联反应的首次报道。我们的发现代表了机械化学基础研究及其在材料科学中的应用的重大进展。”

“随着越来越多具有独特功能的机械响应材料的开发，我们有望在各种工业和工程领域探索其无数的应用。确保密切注意机械化学的进一步发展!”