Хіміки розробили пружний полімерний матеріал, який при розтягненні поступово змінює свій колір з фіолетового на червоний. Такий матеріал можна використовувати в еластичних бинтах і контролювати таким чином його натягнення, пишуть вчені в.
Нещодавно ми писали про полімерний матеріал, який зміцнюється при розтягненні і за рахунок цього поводиться подібно до деяких м'яких тканин тварин. Кожен полімерний ланцюжок такого матеріалу складається з трьох ділянок різного складу: в центрі молекули знаходиться ділянка еластомера - полідіметилсілоксану, здатного упруго розтягуватися, а по краях - ділянки поліметилметакрилату, що зв'язують молекули між собою. Автори дослідження зазначали, що крім зміни механічних властивостей, при розтягненні такий матеріал ще й змінює свій колір. Цей ефект пов'язаний з тим, що у різних частин полімеру різний коефіцієнт заломлення, тому впорядкована структура матеріалу фактично перетворює його на брегговський відбивач, який вибірково відображає видиме світло в дуже вузькому діапазоні довжин хвиль. Якщо ви збільшуєте відстань між ділянками, змінюється відстань між елементами, а отже змінюється довжина хвилі відображеного світла та колір матеріалу.
Тепер група хіміків з США і Японії під керівництвом Матіаса Колле (Mathias Kolle) з Массачусетського технологічного інституту запропонувала використовувати цей же ефект при розробці упругого матеріалу, в якому контрольована зміна кольору служить показником ступеня розтягнення матеріалу. Для цього вчені використовували схожу полімерну структуру, в якій ділянки двох складів були розташовані у вигляді впорядкованого масиву шарів. Шари першого типу так само складалися з полідіметилсілоксану, а між ними розташовувалися шари з іншого полімерного з'єднання, до складу якого входили полістирол і поліізопрен. Сам матеріал являв собою розтяжну нитку, в якому такі приблизно 60 таких шарів товщиною від 100 до 300 нанометрів наносилися на пруге волокно, теж з полідіметилсілоксану, яке ставало ядром нитки. Отриману таким чином нитку можна було розтягувати більш ніж в 2 рази. При розтягненні нитки змінюється внутрішнє напруження в матеріалу і його колір змінюється з червоного на фіолетовий, а при зворотному стисненні нитка знову стає червоною.
Використовувати такий матеріал автори роботи запропонували при виробництві еластичних бинтів, і навіть розробили технологію вплетення цих полімерних ниток у бинт. Вчені відзначають, що, незважаючи на широке поширення еластичних бинтів при лікуванні, досі немає методу, який відносно просто дозволяв би контролювати ступінь натягнення бинту і тиск, з яким він стискає суглоби або кровоносні судини. Якщо ж використовувати як датчик тиску створену полімерну нитку, то розтягнення бинту (а отже, і створюваний ним тиск) можна контролювати, просто стежачи за її кольором.
Автори дослідження відзначають, нитка змінює свій колір якраз в тому діапазоні тисків (від 3 до 7 кілопаскалів), які і повинен створювати еластичний бинт для зміцнення суглобів і м'язів, а також при лікуванні захворювань судин і при постопераційному відновленні. При цьому що такий датчик спокійно витримує 10 тисяч циклів розтягнення-стиснення вдвічі і при цьому не втрачає своїх властивостей. Тому вчені припускають, що в подальшому подібні колірні датчики можуть бути використані в різних типах еластичних бинтів і ортопедичних бандажів - особливо тих, які доводиться розтягувати регулярно і досить сильно.
Різні матеріали, які змінюють свій колір у відповідь на якесь зовнішнє вчені нерідко пропонують використовувати в медичних цілях. Наприклад, минулого року вчені розробили чорнило для татуювань, які змінюють свій колір при зміні вмісту в організмі різних речовин. Зокрема, за допомогою таких татуювань вчені пропонують стежити за станом свого організму людям, які страждають від діабету.