De moderne samenleving vertrouwt op polymeren, zoals polypropyleen of polyethyleen plastic, voor een breed scala aan toepassingen, van voedselcontainers tot auto-onderdelen tot medische apparaten. Echter, zoals mensen, polymeren verouderen, en wanneer ze dat doen, de materialen worden vatbaar voor barsten of breken. Nutsvoorzieningen, onderzoekers rapporteren in ACS Centrale Wetenschap hebben een methode ontwikkeld om variaties in polymeren die met de leeftijd ontstaan ​​te visualiseren.

Warmte, zonlicht, zuurstof en vochtigheid kunnen er allemaal voor zorgen dat polymeren na verloop van tijd worden afgebroken. In vroege stadia, polymeerketens breken, functionele groepen produceren, zoals hydroxylgroepen, en het genereren van vrije radicalen die het verouderingsproces versnellen. Wetenschappers hebben methoden ontwikkeld om meer geavanceerde tekenen van veroudering van polymeren te bestuderen, maar deze technieken leveren geen microscopisch 3D-beeld op, en de meeste zijn niet gevoelig genoeg om vroege veroudering te detecteren. Rui Tian, Chao Lu en collega's wilden een manier vinden om het verouderingsproces van polypropyleen- en polyethyleenpolymeren in 3D te visualiseren. Een dergelijke techniek zou kunnen worden gebruikt om verouderde polymeren te detecteren, zodat ze kunnen worden gerepareerd of vervangen door nieuwe onderdelen voordat ze defect raken.

De onderzoekers baseerden hun methode op een in de handel verkrijgbare fluorescerende kleurstof, genaamd DBPA, die zich specifiek kunnen hechten aan hydroxylgroepen in polymeren als de ketens breken. Het team verwarmde een dun vel polypropyleen of polyethyleen op 140 F en weekte het plastic vervolgens in een DPBA-oplossing om de verouderde sites te verven met hydroxylgroepen. Toen de onderzoekers de vellen onder een confocale microscoop observeerden, ze ontdekten dat de verouderde plaatsen in de polymeren - zoals onthuld door de fluorescent gelabelde hydroxylgroepen - dieper werden, breder en frequenter met de tijd. De methode detecteerde een snellere veroudering van het polymeer wanneer de platen werden blootgesteld aan hogere temperaturen. Voor zover de onderzoekers weten, de fluorescentietechniek is de eerste die polymeerveroudering in 3D gevoelig kan volgen, die zal helpen bij het identificeren van verslechterende polymeren in de vroegste stadia.