伸びすぎるゲル/東京大学工学部
ゲルを構成する高分子の網目は通常4方向に枝分かれする4分岐構造ですが、
分岐数を減らす「引き算の構造設計」により3分岐構造のゲルを作製すると、
30倍以上伸ばしても
破断しない
常識外れの強靱性を示すことを発見しました。
「分岐構造の簡素化による高分子材料の強靱化」は、
人工腱・
靭帯用のゲル材料の開発や、
材料寿命の延伸や添加剤の削減など
環境負荷の低減に役立つ可能性があります。
① 研究の背景
寝たきりや介護を必要とせずに日常生活を送れる「健康寿命」を伸ばすためには、
骨、筋肉、関節、神経などの運動器の保全・維持が必要不可欠です。
特に、腱や靱帯などの軟部組織は修復能にとぼしく、
バイオマテリアルを用いた補助・置換が必要になります。
しかし、現在、上市されている高分子を用いた人工腱・靱帯は、
材料のレベルで力学特性および生体親和性に問題があり、
医療のニーズを満たしてはいません。
特に、腱・靱帯のように、
絶え間なく繰り返し衝撃が加わる過酷な環境においても常に一定の力学応答を示し、
生体に類似の組成を有する、新規材料が求められています
③社会的意義
本研究は、網目を簡素化することで、
ゲルの強靭化が可能であることを見出しました。
この発見は、
繰り返し大きな負荷が加わっても
高い強靭性が求められる人工腱・靭帯などへ
適用可能な新規ゲル材料の開発につながると期待されます。
また、本研究の結果は、
ゴムなどの他の高分子材料においても、
分岐構造を3分岐にすることで強靭化できる可能性を示唆しています。
このような簡便な方法で高分子材料を強靭化することができれば、
高分子材料の材料寿命の延伸や添加剤の削減など、
環境負荷の低減につながる可能性があります。
６．用語解説
2023.8.8. 23:48
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