變色聚合物材料檢測創傷性腦損傷

　　賓夕法尼亞大學的研究人員開發出了一種新型的聚合物材料，這種材料可以根據對它的沖擊速度來改變自身的顏色，從而有望用于檢測大腦損傷。

　　 希望有一天這種聚合物可注入頭盔或其他頭部穿戴產品中，這樣一旦受到沖擊，大腦損傷程度將一目了然。

　　 2015年8月16-20日舉行的美國化學學會(ACS)第250屆全國會議及博覽會上，研究人員對這項新技術進行了報告展示。該大會總共進行了超過9000個報告。

　　 粗糙的處理或者爆炸都會嚴重傷害大腦，但在撞擊時這些傷害并不常見。新的研究及媒體報道指出，即使不曾受過頭部外傷的專業運動員和士兵也可能會出現老年癡呆、頭痛、失憶以及長期的并發癥。

　　 四月初，一群國家足球聯盟球員提出訴訟，要求該組織對受過頭部傷害的退役球員進行補償。這場官司最終勝訴。事實上，一些專業的曲棍球運動員也想全國曲棍球聯盟提出同樣的訴訟請求。

　　 目前，還沒有明確的方法可以確認某個人是否收到腦損傷。因此，運動員和士兵可能會在執行同樣動作的時候不經意間受到損害，甚至造成更大的傷害。

　　 Shu Yang博士解釋說對應于應力的顏色變化可能消除進一步的傷害。“如果力足夠大，很容易獲知，接著會立即就醫。”

　　 Yang的團隊利用全息光刻來開發具有復雜設計結構的光子晶體，從而給晶體一個特定的顏色，類似于蛋白石。一旦晶體受到外力而發生變形，內部結構也隨之發生改變，從而導致顏色發生改變。

　　 這種材料的質量很輕，且不需要電源來檢測外力，因此為醫護人員檢測損傷力量提供了合適的手段，且不需要昂貴的工具。然而，Yang認為這種晶體的加工很貴，不適于大規模生產。

　　 為了克服這一問題，研究人員采用了相比于之前的全息光刻技術更加廉價的自組裝技術以及聚合物材料。

　　 第一步是聚合物成型，使其具有類似于獨特光子晶體功能。為了制備模具，該小組將不同尺寸的硅顆粒結合在一起，使其自組裝成與光子晶體相同的圖案。

　　 接著對聚合物進行加熱，使其滲透到模具中，固化，移出。然后對聚合物晶體施加不同的力，并觀察顏色的變化。結果很有趣。

　　 “我們可以按照一定的力來改變顏色。”Yang如是說。

　　 Cho補充道，施加30mN的力——相當于一輛轎車以80英里每小時(mph)的速度撞到墻上——晶體由紅色變成綠色。同樣地，施加90mN的力——等同于一輛加速的卡車撞到同樣的墻上——晶體變成紫色。

　　 “這力介于爆炸損傷或腦震蕩范圍內。”Yang如是說。

　　 Yang打算極性更多的研究，希望制備出可暗示外力速度、并解釋如何損害腦部的新材料。