Spiropyran-funktionalisierte photochrome Nylongurte für die Langzeit-UV-Licht-Erkennung

Gurtbandstrukturen – von Kinnriemen und Fallschirmmaterial bis hin zu Weltraumhabitaten – werden in großem Umfang in technischen Systemen als tragende Komponenten eingesetzt. Sie werden häufig einer ausgedehnten Bestrahlung mit ultraviolettem (UV) Licht ausgesetzt, was ihre Unversehrtheit beeinträchtigen und ihre mechanische Festigkeit verringern kann. Trotz technologischer Fortschritte bei der strukturellen Zustandsüberwachung sind Langzeit-UV-Messtechniken für Gurte noch unterentwickelt.

In dieser Forschung erforschten die Forscher eine verlockende Lösung: ein photochromes Nylongewebe, das, weil es Spiropyran (SP)-funktionalisierte Polymere enthält, eine Farbvariation als Reaktion auf eine längere UV-Exposition mit kontrollierter Farbvariation über mehrere Zeitskalen zeigt, was der UV-Erkennung förderlich ist .

Das Team entwickelte ein mathematisches Modell auf der Grundlage der Photochemie, um experimentelle Beobachtungen zu interpretieren und das photochrome Phänomen als einen photochemischen Prozess mit mehreren Schritten und mehreren Zeitskalen zu enthüllen, an dem mehrere chemische Spezies beteiligt sind, der die Grundlage für die Schlussfolgerung der Farbe des Gurtbands bietet

In ihrer Forschung veröffentlicht in der Zeitschrift für Angewandte Physikstellte das Team fest, dass die Abnahmerate der Farbe der Gurte eine Abhängigkeit von der Anfangskonzentration des SP-Farbstoffs zeigte. Gurte mit der niedrigsten Farbstoffkonzentration behielten die Empfindlichkeit vier Wochen lang bei, während sie bei der höchsten Farbstoffkonzentration nach acht Wochen Wahrnehmungsfähigkeit zeigten. Somit konnte die Farbstoffkonzentration angepasst werden, um die Lebensdauer der angestrebten Anwendungen zu erfüllen.

Das vorgeschlagene photochrome Gewebe und das auf Photochemie basierende mathematische Modell könnten zukünftige Designs von UV-empfindlichen Strukturen informieren, die ihre Empfindlichkeit unter wochenlanger kontinuierlicher UV-Einwirkung von Sonnenlicht beibehalten.