Простая добавка заставила резину светиться под нагрузкой — это может упростить выявление повреждений в материалах

Резина и другие полимеры могут стать «умными» — при механической нагрузке они начинают светиться, указывая на места концентрации напряжения. Исследователи из японского Institute of Science Tokyo разработали простую стратегию, которая добавляет эту способность уже существующим материалам без изменения их химического состава. Результаты опубликованы в журнале Advanced Materials.

Обычный способ создания материалов, реагирующих на механическое воздействие, требует внедрения специальных молекул — механофоров — непосредственно в структуру полимера в процессе синтеза. Это сложно и дорого, а главное — неприменимо к уже существующим материалам. Команда под руководством профессора Хидэюки Оцука нашла иной подход. Они взяли широко распространённый стирол-бутадиен-стирольный блок-сополимер (СБС) — материал, который сочетает жёсткие полистирольные домены и эластичные полибутадиеновые участки. И добавили в него полистирол, содержащий механофор — тетраарилсукцинонитрил. Благодаря сходству химического состава добавка локально сконцентрировалась именно в жёстких полистирольных доменах. При растяжении механическая нагрузка передаётся на эти домены, активируя механофор, который разрывается и образует флуоресцирующие радикалы. Под ультрафиолетовым светом это проявляется как яркое жёлто-зелёное свечение.

Эксперименты подтвердили: немодифицированный СБС не светится, а образцы с добавкой показывают чёткую флуоресценцию после деформации. При этом механические свойства материала сохранились, а в некоторых случаях даже улучшились. Реакция оказалась обратимой: свечение исчезало после рекомбинации радикалов и появлялось вновь при повторном растяжении через 24 часа отдыха.

Разработка открывает путь к созданию материалов, которые визуально сигнализируют о критических нагрузках и повреждениях. По оценке авторов, технология может найти применение в производстве автомобильных шин, строительных конструкций, упаковки и компонентов электроники, где контроль за состоянием материала критически важен для безопасности и долговечности.

Технология продемонстрирована на лабораторных образцах и требует дальнейшей оптимизации для промышленного применения. Авторы полагают, что подход может быть распространён на другие фазово-разделённые полимеры и функциональные молекулы, открывая возможности для новых «умных» материалов. Исследование опубликовано 17 августа 2026 года.

Источник: eurekalert.org