Contusioni sulla pelle umana quando il tessuto e il muscolo nell'area subiscono traumi o si danneggiano a causa dell'applicazione di una forza contundente. Però, quando un oggetto subisce un impatto, è necessario esaminare ogni centimetro della superficie del materiale per capire l'entità del danno. Un aeroplano, Per esempio, è completamente ispezionato per garantire la sicurezza. Se le aree danneggiate da un impatto fisico subiscono un cambiamento di colore, proprio come la pelle umana, sarà facile distinguere ciò che deve essere riparato.

Spiropirano, una molecola che reagisce alla forza esterna, cambia colore quando viene stimolato fisicamente a causa di un cambiamento nella sua struttura chimica. Quando iniettato nel calcestruzzo o nel silicone, reagisce a stimoli meccanici come la forza, deformazione e danneggiamento cambiando colore. Però, la meccano-sensibilità dello spiropirano è troppo bassa per le applicazioni nella vita reale. Quando applicato al silicone, Per esempio, il colore cambia solo dopo una deformazione di almeno il 500%.

Un team di ricerca guidato dal Dr. Jaewoo Kim dello Structural Composite Research Center presso l'Institute of Advanced Composite Materials del Korea Institute of Science and Technology (KIST) ha drasticamente migliorato la meccano-sensibilità affinché il materiale sia applicabile a sensori indossabili e pelle artificiale.

Al fine di aumentare la sensibilità dello spiropirano, studi precedenti hanno modificato la sua struttura molecolare in base al materiale con cui sarebbe stato combinato prima della sintesi. In contrasto, i ricercatori del KIST hanno prima sintetizzato il materiale composito e poi hanno aggiunto un certo tipo di solvente per migliorarne la sensibilità attraverso una sorta di processo di invecchiamento. Quindi sono stati osservati i cambiamenti nel colore e nella fluorescenza del materiale composito, controllando il tempo di assorbimento con il solvente, e si è riscontrato che aumentando il tempo di trattamento si migliorava la sensibilità. Il polimero spiropirano sviluppato attraverso questo nuovo processo ha mostrato un miglioramento dell'850% nella sensibilità rispetto ai materiali sviluppati in precedenza. Questa notevole sensibilità è stata riscontrata per vari tipi di deformazioni quali tensione, compressione e flessione.

Anche, a differenza del metodo esistente per migliorare la sensibilità manipolando ciascun materiale separatamente, il nuovo metodo sviluppato attraverso questo studio che aumenta la sensibilità semplicemente con un processo di invecchiamento utilizzando un solvente presenta vantaggi in quanto può essere facilmente applicato a vari materiali.

Il Dr. Jaewoo Kim del KIST ha dichiarato:"Attraverso questo studio, un processo che può migliorare notevolmente la meccano-sensibilità di spiropirano, sono stati sviluppati materiali polimerici intelligenti sensibili allo stress, e attraverso l'analisi, è stato identificato il meccanismo alla base del miglioramento della sensibilità. [...] Basato su questo, abbiamo in programma di dedicarci a uno studio di follow-up in cui applichiamo la tecnologia a sensori indossabili futuristici e pelle artificiale."