Det moderna samhället förlitar sig på polymerer, såsom polypropen eller polyetenplast, för ett brett spektrum av applikationer, från matbehållare till bildelar till medicintekniska produkter. Dock, som människor, polymerer ålder, och när de gör det, materialen blir benägna att spricka eller gå sönder. Nu, forskare som rapporterar in ACS Central Science har utvecklat en metod för att visualisera variationer i polymerer som uppstår med åldern.

Värme, solljus, syre och luftfuktighet kan alla orsaka att polymerer försämras med tiden. I tidiga skeden, polymerkedjor går sönder, producera funktionella grupper, såsom hydroxylgrupper, och genererar fria radikaler som påskyndar åldrandet. Forskare har utvecklat metoder för att studera mer avancerade tecken på polymeråldring, men dessa tekniker ger inte en mikroskopisk 3D-bild, och de flesta är inte tillräckligt känsliga för att upptäcka tidigt åldrande. Rui Tian, Chao Lu och kollegor ville hitta ett sätt att visualisera åldringsprocessen av polypropylen och polyetenpolymerer i 3D. En sådan teknik kan användas för att upptäcka åldrade polymerer så att de kan repareras eller bytas ut mot nya delar innan de misslyckas.

Forskarna baserade sin metod på ett kommersiellt tillgängligt fluorescerande färgämne, kallas DBPA, som specifikt kan fästa vid hydroxylgrupper i polymerer när kedjorna bryts. Teamet värmde ett tunt ark av polypropen eller polyeten vid 140 F och blötläggde sedan plasten i en DPBA -lösning för att färga de åldrade platserna med hydroxylgrupper. När forskarna observerade arken under ett konfokalt mikroskop, de fann att de åldrade platserna i polymererna - vilket avslöjades av de fluorescensmärkta hydroxylgrupperna - växte sig djupare, bredare och mer frekvent med tiden. Metoden upptäckte snabbare polymeråldring när arken utsattes för högre temperaturer. Till forskarnas vetskap, fluorescerande teknik är den första som känsligt kan övervaka polymeråldring i 3D, vilket hjälper till att identifiera försämrade polymerer i de tidigaste stadierna.