会变色的材料帮助探测脑部损伤

摘要

越来越多的证据表明,突如其来的外力冲击,例如车祸、炸弹冲击、运动中的冲撞等,能够给人带来长期慢性的大脑损伤,严重影响正常的生活,然而很多时候这种冲击造成的损伤并不能在第一时间被观察到,因此可能导致患者不能及时寻求治疗。为了解决这一问题,研究人员利用结构色原理,成功开发出一种新材料,它在受到外力冲击时能够发生颜色变化,从而及时发出预警。

越来越多的证据表明,突如其来的外力冲击,例如车祸、炸弹冲击、运动中的冲撞等,能够给人带来长期慢性的大脑损伤,严重影响正常的生活,然而很多时候这种冲击造成的损伤并不能在第一时间被观察到,因此可能导致患者不能及时寻求治疗。为了解决这一问题,研究人员利用结构色原理,成功开发出一种新材料,它在受到外力冲击时能够发生颜色变化,从而及时发出预警。

许多运动都伴随着冲撞,因此运动员成为脑部损伤的高危人群。(图片来源http://www.diffen.com/difference/American_Football_vs_Rugby)

许多运动都伴随着冲撞,因此运动员成为脑部损伤的高危人群。(图片来源http://www.diffen.com/difference/American_Football_vs_Rugby)

结构色指的是物体由于微观结构导致特定波长的光发生干涉等现象强度增加或者减弱,从而导致物体具有一定颜色的现象。肥皂泡和光盘表面的彩色、某些蝴蝶的鳞片和某些鸟类的羽毛都属于结构色现象。不同于颜料色,结构色并不依赖于具体的化学结构,因而具有一些独特之处,例如当微观结构发生变化时,物体的颜色就会随之改变。由美国宾夕法尼亚大学杨澍教授领导的研究小组正是巧妙利用了这一特点。在刚刚结束的于波士顿举行的第250届美国化学会年会上,杨教授向公众介绍了他们的研究成果。

杨教授领导的研究小组通过特殊的方法让高分子材料的微粒形成一定的结构,从而产生结构色现象。当受到外力时,这种材料的内部结构发生变化,从而导致材料的颜色发生变化。进一步的测试表明,颜色的变化能够准确反映出材料受到的外力强度。例如当材料受到的力相当于一辆以150公里/小时速度行驶的轿车撞到砖墙上时,材料的结构色会由红变绿;而当受到的力相当于同样速度的卡车撞击砖墙时,材料颜色会由红变紫。

杨教授表示,这种材料既轻便又不需要外部电源驱动,因此非常适合附加到头盔等保护性装置上供运动员、军警等冲击造成的脑部损伤的高危人群使用。虽然它仍然不能反映出使用者受到的实际伤害,但至少能够在冲击发生的第一时间发出警示,让使用者及时就医。

报道:Color-changing polymer may signal traumatic brain injuries in soldiers, athletes

编译:嵌段共聚物

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