Capire l’influenza delle forze esterne sulla forza e la stabilità dei materiali polimerici è fondamentale per valutarli e migliorare le loro prestazioni. Quando sono sottoposti a stress meccanico, i deboli legami che tengono unite alcune catene polimeriche vengono superati e uno inevitabilmente si rompe, generando un radicale libero (una molecola con un elettrone spaiato, che è naturalmente instabile e molto reattivo, chiamato in questo caso “meccanoradicale“). Stimando la quantità di meccanoradicali liberi prodotti, si può dedurre la resistenza di un materiale dalla quantità di stress.
Lo studio nel dettaglio: l’importanza della diarilacetonitrile nella scomposizione dei materiali polimerici
I ricercatori del Tokyo Institute of Technology hanno studiato questo fenomeno usando una piccola molecola chiamata diarilacetonitrile (H-DAAN) per catturare i radicali liberi. “Secondo la nostra teoria, reagendo con i radicali liberi, H-DAAN avrebbe emesso una luce fluorescente distintiva, che avremmo poi misurato per stimare l’entità della degradazione del polimero – spiega il professor Hideyuki Otsuka – Maggiore è la forza esercitata sul polimero, più meccanoradicali sono prodotti e più reagiscono con H-DAAN. Questa velocità di reazione più elevata si traduce in una luce fluorescente più intensa, i cui cambiamenti possono essere facilmente misurati“.
Come i ricercatori avevano previsto, quando, in presenza di H-DAAN, il polistirene è stato sottoposto a stress meccanico, è comparsa una fluorescenza gialla visibile.
“Più importante ancora è la chiara correlazione che abbiamo trovato tra l’intensità della fluorescenza e la quantità di radicali DAAN generati dal polistirene, come avevamo previsto – prosegue Otsuka – Ciò significa che è possibile stimare la quantità di radicali DAAN generati semplicemente misurando l’intensità della fluorescenza“.
Questa scoperta ha implicazioni di ampia portata: essendo in grado di quantificare visivamente come i materiali rispondono a diversi stimoli esterni, gli scienziati possono testare quanto siano adatti i materiali polimerici per i diversi usi, a seconda dello stress meccanico che dovranno subire, migliorando così le prestazioni e la specificità dei materiali.