变色聚合物材料检测创伤性脑损伤

　　宾夕法尼亚大学的研究人员开发出了一种新型的聚合物材料，这种材料可以根据对它的冲击速度来改变自身的颜色，从而有望用于检测大脑损伤。

　　 希望有一天这种聚合物可注入头盔或其他头部穿戴产品中，这样一旦受到冲击，大脑损伤程度将一目了然。

　　 2015年8月16-20日举行的美国化学学会(ACS)第250届全国会议及博览会上，研究人员对这项新技术进行了报告展示。该大会总共进行了超过9000个报告。

　　 粗糙的处理或者爆炸都会严重伤害大脑，但在撞击时这些伤害并不常见。新的研究及媒体报道指出，即使不曾受过头部外伤的专业运动员和士兵也可能会出现老年痴呆、头痛、失忆以及长期的并发症。

　　 四月初，一群国家足球联盟球员提出诉讼，要求该组织对受过头部伤害的退役球员进行补偿。这场官司最终胜诉。事实上，一些专业的曲棍球运动员也想全国曲棍球联盟提出同样的诉讼请求。

　　 目前，还没有明确的方法可以确认某个人是否收到脑损伤。因此，运动员和士兵可能会在执行同样动作的时候不经意间受到损害，甚至造成更大的伤害。

　　 Shu Yang博士解释说对应于应力的颜色变化可能消除进一步的伤害。“如果力足够大，很容易获知，接着会立即就医。”

　　 Yang的团队利用全息光刻来开发具有复杂设计结构的光子晶体，从而给晶体一个特定的颜色，类似于蛋白石。一旦晶体受到外力而发生变形，内部结构也随之发生改变，从而导致颜色发生改变。

　　 这种材料的质量很轻，且不需要电源来检测外力，因此为医护人员检测损伤力量提供了合适的手段，且不需要昂贵的工具。然而，Yang认为这种晶体的加工很贵，不适于大规模生产。

　　 为了克服这一问题，研究人员采用了相比于之前的全息光刻技术更加廉价的自组装技术以及聚合物材料。

　　 第一步是聚合物成型，使其具有类似于独特光子晶体功能。为了制备模具，该小组将不同尺寸的硅颗粒结合在一起，使其自组装成与光子晶体相同的图案。

　　 接着对聚合物进行加热，使其渗透到模具中，固化，移出。然后对聚合物晶体施加不同的力，并观察颜色的变化。结果很有趣。

　　 “我们可以按照一定的力来改变颜色。”Yang如是说。

　　 Cho补充道，施加30mN的力——相当于一辆轿车以80英里每小时(mph)的速度撞到墙上——晶体由红色变成绿色。同样地，施加90mN的力——等同于一辆加速的卡车撞到同样的墙上——晶体变成紫色。

　　 “这力介于爆炸损伤或脑震荡范围内。”Yang如是说。

　　 Yang打算极性更多的研究，希望制备出可暗示外力速度、并解释如何损害脑部的新材料。