美国化学学会
有弹性的薄膜和柔软的凝胶有助于实现可穿戴电子设备、软机器人和生物相容组织
但是太大的力量会导致这些聚合物毫无征兆地破裂
为了在为时已晚之前检测到压力，研究人员在《美国化学学会杂志》上报告说，他们设计了一种带有“翅膀”的化合物，使这些材料在拉伸或挤压时改变颜色
塑料薄膜和聚合物凝胶——充满液体的柔软三维网络——可以弯曲、拉伸或压缩
虽然大多数聚合物薄膜只有在被拉得太远时才会断裂，但许多凝胶并不牢固，在相对较小的压力下就会破裂
然而，没有办法预测这种海绵状材料会有多坚硬
在之前的研究中，斋藤修平和他的同事开发了V形分子，被称为拍打分子(拍打)力探针
皮瓣有两个类似翅膀的侧面结构，在压力下变平，导致颜色从蓝色变成绿色荧光
当这种探针被整合到聚氨酯薄膜中时，它的作用和预期的一样，但是当它被加入到浸泡过液体的聚合物凝胶中时，这种化合物在没有任何外力的情况下会自发地变成绿色荧光
因此，Saito和Takuya Yamakado开始改进FLAP分子，使其能够精确地检测聚合物凝胶和薄膜中的机械应力
研究人员修改了他们早期的版本，用芘酰亚胺取代了两个蒽酰亚胺翅膀，将它们连接到同一个柔性中心环辛四烯关节的相对侧
当他们将探针添加到聚合物薄膜中并拉伸该材料时，其荧光从蓝色强烈转变为绿色
它还会产生肉眼可见的颜色变化
接下来，研究人员将新的活瓣探针整合到浸泡在有机溶剂中的聚氨酯凝胶中，创建一个发蓝色荧光的黄色圆柱体，然后压缩该材料
随着压力的增加，圆柱体的荧光明显变得更绿
在最后的测试中，研究人员将金属字母F-L-A-P放在一块长方形的凝胶上
他们使用绿色和蓝色荧光比率图来计算每个字母对下面凝胶的压力，范围从0到1兆帕
研究人员表示，这项研究可以帮助他们开发更坚韧的凝胶材料和用于细胞膜的纳米级张力探针
图形摘要
信用:DOI: 10
1021/jacs
1c12955
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