脆い材料を丈夫にする秘诀とは？ 长期间、强さとしなやかさを保つゲルを世界で初めて开発
引张耐久性试験で见られたゲルの网目构造の変化
（左）伸长していない水中のゲルの様子。（右）水中で3倍に伸缩させる操作を繰り返したゲルの様子。今回开発したゲルに荷重がかかると、网目构造が壊れる前に凝集体の一部が优先的に壊れることで、网目构造にかかる力をうまく逃してくれます。
© 2015 Takamasa Sakai.
东京大学大学院工学系研究科の酒井崇匡准教授らの研究グループは、ゲルに一度変形させると力を取り除いてもそのままの形が残る可塑性部位をあえて组み込むことで、长期间同じ强度と伸缩性を保つことのできる材料を世界で初めて実现しました。人工软骨や人工椎间板など、体の荷重がかかる部位への応用や、人工筋肉などの繰返し曲げ伸ばしが求められるものへの応用が期待されます。
ゲルとは、高分子の叁次元网目构造が溶媒を含んだ柔らかい材料を指します。伸缩性に富み、液体を保持できるといったユニークな特徴を有していることから、食品や化粧品と言った日用品、コンタクトレンズやオムツなどの医疗?卫生用品として幅広く使われています。しかしながら、ゲルは繰り返し荷重がかかると突発的に壊れてしまう性质を持つため、材料の耐久性という観点から问题がありました。
研究グループは、水溶液中で分子が寄り集まって集合体を作る性质（凝集）を持つ高分子を、ゲルの网目构造に均一に组み込むことで、ゲルに可塑性を付与し、长期间同じ强度と伸缩性を保つ性能を世界で初めて実现しました。今回开発したゲルでは、水中でゲルの网目中に均质に分散した凝集体が、ゲルの网目构造を补强します。ゲルに荷重がかかると、网目构造が壊れる前に凝集体の一部が优先的に壊れることで、网目构造にかかる力をうまく逃してくれます。このように、凝集体の可塑性が、繰り返しの引张?圧缩に负けない强さとしなやかさをゲルにもたらします。
「従来のゲルは水中で何度も繰り返し引っ张っていると壊れてしまいますが、私たちのゲルは水中で3倍に伸して、戻す操作を100回以上连続して繰り返しても壊れません」と酒井准教授は话します。「作製方法もシンプルで、二种类の溶液を混ぜるだけで谁でも简単に作製することができます」。
论文情报
, "Reliable gel with mechanical ‘fuse link’ in an aqueous environment", Advanced Materials Online Edition: 2015/10/07 (Japan time), doi:10.1002/adma.201503130.
论文へのリンク（）
