Тепло, солнечный свет, кислород и влажность могут привести к разложению полимеров с течением времени. На ранних стадиях полимерные цепи разрываются, образуя функциональные группы, такие как гидроксильные группы, и свободные радикалы, ускоряющие процесс старения. Ученые разработали методы изучения более сложных признаков старения полимеров, но эти методы не позволяют получить микроскопическое трехмерное изображение, и большинство из них недостаточно чувствительны, чтобы обнаружить раннее старение. Руи Тиан, Чао Лу и его коллеги хотели найти способ визуализировать процесс старения полипропилена и полиэтиленовых полимеров в 3D.
Такой метод можно использовать для обнаружения устаревших полимеров, чтобы их можно было отремонтировать или заменить новыми деталями до того, как они выйдут из строя.
Исследователи основали свой метод на коммерчески доступном флуоресцентном красителе, называемом DBPA, который может специфически присоединяться к гидроксильным группам в полимерах при разрыве цепей.
Команда нагревает тонкий лист полипропилена или полиэтилена до 140 F, а затем пропитывает пластик в растворе DPBA, чтобы окрасить состаренные участки гидроксильными группами. Когда исследователи наблюдали листы под конфокальным микроскопом, они обнаружили, что состаренные участки в полимерах – как показали флуоресцентно меченые гидроксильные группы – со временем становились глубже, шире и чаще. Метод обнаружил более быстрое старение полимера при воздействии на листы более высоких температур.
Насколько известно исследователям, флуоресцентный метод является первым, который может точно отслеживать старение полимера в 3D, что поможет в выявлении ухудшающихся полимеров на самых ранних стадиях.