压力不仅仅是你对即将到来的工作截止日期所感到的心理压力。它也是对推动、拉动或扭转物体、结构或材料的物理力的描述。压力的例子包括桥上的重力向下拖拽，风吹过建筑物的一侧，甚至是一顿大餐拉紧了腰带。

由于压力确实影响着人们制造和使用的所有东西，而且往往是以破坏性的方式，因此确定压力发生的时间和地点以及发生的程度非常重要。然而，这并不总是容易的，因为许多材料没有显示出受到压力的明显迹象。

加州理工学院的化学助理教授麦克斯韦·罗布(Maxwell Robb)一直致力于创造一种聚合物，这种聚合物在受到外力时会改变颜色，从而使压力更容易识别。现在，在《自然化学》杂志上发表的一篇论文中，Robb展示了他的团队是如何创造出一种新型聚合物的，这种聚合物几乎可以变成用户想要的任何颜色。这与他之前开发的聚合物形成了对比，后者只能变成单一的、预定的颜色。

要了解Robb小组的最新研究，首先了解以前开发的变色塑料是如何工作的是有帮助的。为了制造一种能在压力下改变颜色的塑料，你需要一种被称为机械团的分子。这种机制团有很多种，只有一些是变色的，但几乎所有的机制团在本质上都是相同的。分子以两种状态存在，当它们受到外力时，就会发生化学反应，从一种状态转变为另一种状态。以Robb团队研究的机械生物为例，一种状态是无色的，另一种状态是彩色的。

当机械载体被整合到塑料中时，它们会受到施加在塑料上的力，因此会改变颜色，从而使应力的位置得以可视化。

该团队的最新工作基于类似的原理，但有所不同。他们开发的机械团不会直接用力改变颜色，而是产生一种中间化合物，可以转化为无数颜色鲜艳的染料，称为给-受体Stenhouse加合物(DASAs)。无色的机械团分子也被纳入塑料中，但在这种情况下，即使在受到压力后，它们基本上仍然是无色的。相反，它们分子结构的变化使它们能够经历二次化学反应，这个过程被称为机械化学门控。一旦进入这种化学接受状态，它们就会在化学浴中“发育”，将另一个分子片段固定在它们的结构上。这些片段使较大的分子变得颜色鲜艳;研究人员可以通过改变附加的分子片段来将颜色调到任何想要的色调。

罗伯说:“这种方法的美妙之处在于，我们有一个中心的机械反应分子。”“这使它成为一个通用的化学平台，因为只要改变你在第二步中使用的化学物质的特性，你就可以生成这种极其多样化的染料库。”

作为平台的演示，Robb实验室的研究人员准备了一张含有他们的新机械团分子的弹性聚合物，并在其上印上了在特定区域提供压力的图案。然后将这种材料放入化学浴中，使图案变成紫色。他们用一种新的图案对塑料进行了第二次刻印，并用一种不同的化学物质将新刻印的区域变成蓝色。最后，再对塑料进行第三次刻印，并进行冲洗，使最近刻印的区域变成绿色。这三种印花图案一起在塑料内部创造了一个彩色的花朵图像。由于dasa也会随光改变颜色，因此可以使用手电筒使图像消失。

当然，这项技术的发明不仅仅是为了在塑料中打印简单的图片。Robb说，在聚合物材料中留下三维化学反应印迹的能力也为在三维空间中绘制其他类型的化学物质打开了大门，比如蛋白质，这将在组织工程中有应用。此外，他说，实验室正在努力进一步利用与DASAs光响应相关的时间元素，使打印成为“4D”。

将花的图像印在聚合物上并显影成多种颜色的过程。

图源:罗伯实验室/加州理工学院

他说:“这对于未来将其用于加密技术等方面的方向来说真的很有趣。”

描述这项工作的论文题为“使机械化学多色软光刻成为可能的供体-受体Stenhouse加合物的机械门控形成”。共同作者是化学研究生安娜·c·奥弗霍尔茨和本科生温迪·格拉纳多斯·拉佐。

这项研究的资金由加州理工学院和国家科学基金会提供。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。