Forskare från Nagoya University i centrala Japan har publicerat en studie i Journal of Materials Chemistry C på ett tryckkänsligt material, känt som fluorenyliden-akridan (FA). Deras forskning har potentiella tillämpningar för teknologier relaterade till tryckavkänning, inspelning och visningsenheter.

Mekanokroma material ändrar färg som svar på yttre stimuli, såsom mekaniskt tryck. Tidigare forskning om mekanokromism var dock begränsad till kvalitativa rapporter, till exempel om färgen ändrades. Fram till nu saknades kvantitativ analys.

För att kvantitativt beskriva färgförändringen analyserade en forskargrupp ledd av professor Yutaka Matsuo, vid Institutionen för kemisystemteknik, Graduate School of Engineering, Nagoya University, FA, en typ av mekanokromt material. Genom att utföra flera tester på material som innehåller FA fann de att det ändrade färg från gult till mörkgrönt vid beröring. Men till skillnad från andra mekanokroma material, istället för att ändra färg genom att sända ut ljus, ändrade det färg genom att absorbera det. Detta gör den unik.

Tidigare observerades det mekanokroma beteendet hos FA vanligtvis i kraftform. Men för sin nuvarande studie tillverkade forskargruppen först en tunn film av FA, vilket gjorde det möjligt för dem att genomföra de efterföljande mätningarna. Därefter, för att kvantifiera färgförändringar, tillämpade forskare mättekniker som kallas diffus reflektans ultraviolett-synlig (UV-vis) spektroskopi.

Dessutom, för att indirekt mäta de strukturella förändringarna av FA, använde de Kelvin kraftmikroskopi. Ökande mekaniskt tryck ändrade gradvis färgen från gul till grön. Dessutom, ju mer tryck som applicerades, desto mer förändrades FA-strukturen. Dessa data klargjorde det kvantitativa förhållandet mellan mängden mekaniskt tryck och graden av färgförändring hos ett FA-innehållande material. Detta är den första rapporten från FA som använder kvantitativa data.

Forskarnas mätningar visade också att FA har en hög rumslig upplösning. FA-filmen detekterade tryck applicerat över en så liten bredd som 50 nanometer, vilket gör den rumsliga upplösningen 1000 gånger bättre än andra kommersiellt tillgängliga tryckavkännande filmer. Vidare, när den behandlades med etanol, vände filmfärgen tillbaka till gul.

Detta är viktigt eftersom för att vända färgförändringen hade tidigare studier endast använt starka lösningsmedel, såsom kloroform. Men nu kan allmänt tillgängliga lösningar som alkohol användas med denna teknik.

Kvantitativ mätning av FA öppnar många möjligheter för teknologier som disklagring. "Optiska diskenheter, som CD- och DVD-skivor, använder laserljus för att skriva data," sa professor Matsuo. "Vi kunde använda färgförändringar efter mekaniskt tryck för att lagra information," fortsatte han.

Dessutom kan mätteknikerna för FA från denna studie tillämpas på andra typer av mekanokroma material utöver FA. Detta innebär att denna studie också skulle kunna bidra till framtida forskning inom tryckavkänningsteknik.

Slutligen kan färg berätta om en materialyta har berörts och om den har torkats av med alkohol efteråt. Detta kan få konsekvenser för att hålla ytor rena. Det är nu möjligt att föreställa sig, till exempel, ett framtida bord som ändrar färg vid beröring och sedan torkas rent, en teknik som skulle vara värdefull på ett sjukhus eller annan miljö som försöker förhindra överföring av virus genom kontakt med kontaminerade ytor. + Utforska vidare

Skaderapporterande och självläkande hudliknande polymerbeläggningar