Парашют меняет цвет

• Тигран Оганесян

Группа американских ученых под руководством Джеффри Мура из Иллинойского университета (Урбана-Чемпейн) разработала новаторскую методику ультразвукового стимулирования химических реакций. В отличие от распространенных методов активизации химических процессов (световых, тепловых, электрических и т. п.) в предложенном Муром и его коллегами способе основная роль отводится «механическому воздействию на межмолекулярные связи».

Для демонстрации того, как работает изобретенная ими методика, в полимерные цепочки бензоциклобутена (БЦБ) ученые «встроили» т. н. механофоры — особые активные молекулы (углеводородные кольца, состоящие всего из четырех атомов углерода).

При воздействии ультразвука эти видоизмененные полимерные цепочки быстро распутывались и сильно растягивались. Дополнительную энергию этому процессу придавало множественное схлопывание кавитационных пузырьков в растворе, содержащем полимеры. В результате растянутые полимерные цепочки углеводородных колец механофоров разрывались, и получившиеся нестабильные фрагменты БЦБ затем «сшивались» друг с другом, формируя новые молекулы одной и той же пространственной конфигурации.

В принципе подобные методы «механохимического воздействия» с использованием ультразвука известны науке, у этого направления есть даже специальное название — сонохимия. Однако практический эффект от применения таких технологий до сих пор был мизерным. Сонохимические процессы были фактически неуправляемыми, а получавшиеся на выходе новые материалы крайне редко имели свойства, задуманные экспериментаторами. Новая методика Джеффри Мура отчасти решила эту проблему.

В дальнейшем американские ученые планируют существенно расширить арсенал искусственных молекул-механофоров, используемых в сонохимических реакциях. Пожалуй, самое перспективное направление развития их методики — это создание новых, обогащенных механофорами полимеров, обладающих способностью к самоизлечению от внутренних повреждений (микротрещин, микроразрывов в молекулярных цепочках и т. п.). При воздействии на такие полимеры различных механических нагрузок механофоры будут инициировать защитные реакции полимеризации, то есть восстановление исходных свойств материалов.

Другая интересная задумка группы Мура — создание специального цветового оповещения для тех случаев, когда материал подвергается опасным механическим нагрузкам. Например, парашютные стропы, которые при критических растяжениях будут окрашиваться в красный цвет.