Plastic verkleurt als het beschadigd raakt en bijna kapot scheurt

Een nieuw plastic verandert van kleur als het onder spanning wordt gezet en op het punt van breken staat (Nature, 7 mei).

Het is meteen duidelijk dat deze vondst bruikbaar is om plastics een alarmsignaal uit te laten zenden als ze dreigen te bezwijken terwijl dat niet de bedoeling is.

Maar er is meer. In een begeleidend commentaar in Nature wordt het principe geprezen: voor het eerst is het scheikundigen gelukt om chemische reactie aan te drijven door een mechanische spanning. De commentator noemt het een mijlpaal in de polymeerchemie en schetst andere gebruiksmogelijkheden.

Het principe is niet alleen bruikbaar om een materiaal te laten waarschuwen tegen eigen breuk, maar zou ook mogelijk moeten zijn om materiaal zichzelf te laten versterken of repareren als dat nodig is.

Materialen konden al veranderen onder invloed van licht, warmte of een elektrische stroom. Tot nu toe paste mechanische spanning niet in het rijtje. Om dat te bewerkstelligen gingen Douglas Davis en zijn collega’s van de universiteit van Illinois uit van spiropyraan, een kleurstof die van kleur verandert onder invloed van licht of warmte, en die onder meer wordt toegepast in zelfkleurende glazen van zonnebrillen.

Het invallende licht veroorzaakt chemische reacties die de kleur van het materiaal veranderen. Dezelfde kleurverandering treedt ook op wanneer het spiropyraan wordt fijngemalen. Dus ook het uitoefenen van een kracht lijkt hier al de chemische reactie op gang te brengen, al zou vrijkomende warmte hier ook een rol kunnen spelen.

De scheikundigen uit Illinois bouwden het spiropyraan in ketens van een perspex. Bij uitrekking van staafjes van dat materiaal veranderde het van kleur vlak voor de spanning te groot werd en het staafje brak. Een nadeel is nog wel dat de kleurverandering reversibel is en na verloop van tijd verdwijnt. Dit is natuurlijk ongewenst als dit soort plastics gebruikt gaan worden om mogelijke schade te detecteren. Rob van den Berg