La société moderne repose sur les polymères, comme le polypropylène ou le plastique polyéthylène, pour une large gamme d'applications, des contenants alimentaires aux pièces automobiles en passant par les dispositifs médicaux. Cependant, comme les gens, âge des polymères, et quand ils le font, les matériaux ont tendance à se fissurer ou à se casser. Maintenant, chercheurs rapportant dans ACS Science centrale ont développé une méthode pour visualiser les variations des polymères qui surviennent avec l'âge.

Chaleur, lumière du soleil, l'oxygène et l'humidité peuvent tous entraîner la dégradation des polymères au fil du temps. Aux premiers stades, rupture des chaînes polymères, produire des groupes fonctionnels, tels que les groupes hydroxyle, et générer des radicaux libres qui accélèrent le processus de vieillissement. Les scientifiques ont développé des méthodes pour étudier les signes plus avancés du vieillissement des polymères, mais ces techniques ne fournissent pas une image 3D microscopique, et la plupart ne sont pas assez sensibles pour détecter le vieillissement précoce. Rui Tian, Chao Lu et ses collègues voulaient trouver un moyen de visualiser le processus de vieillissement des polymères de polypropylène et de polyéthylène en 3D. Une telle technique pourrait être utilisée pour détecter les polymères vieillis afin qu'ils puissent être réparés ou remplacés par de nouvelles pièces avant qu'ils ne tombent en panne.

Les chercheurs ont basé leur méthode sur un colorant fluorescent disponible dans le commerce, appelé DBPA, qui peuvent s'attacher spécifiquement aux groupes hydroxyles dans les polymères lorsque les chaînes se brisent. L'équipe a chauffé une fine feuille de polypropylène ou de polyéthylène à 140 ° F, puis a trempé le plastique dans une solution de DPBA pour teindre les sites vieillis avec des groupes hydroxyle. Lorsque les chercheurs ont observé les feuilles au microscope confocal, ils ont découvert que les sites vieillis dans les polymères, comme le révèlent les groupes hydroxyle marqués par fluorescence, s'approfondissaient, plus large et plus fréquente avec le temps. La méthode a détecté un vieillissement plus rapide du polymère lorsque les feuilles étaient exposées à des températures plus élevées. A la connaissance des chercheurs, la technique fluorescente est la première qui permet de suivre avec sensibilité le vieillissement des polymères en 3D, qui aidera à identifier les polymères qui se détériorent aux premiers stades.