研究
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超分子を利用した強靭な自己修復性高分子材料
教授 髙島 義徳（高等共創研究院／理学研究科）
特徴・独自性
シクロデキストリン(CD：ブドウ糖が6〜8個つながった環状の分子)を構造に含む私たちの高分子材料は、CDのホスト・ゲスト相互作用（分子間相互作用の一種）を利用したネットワークを有する新しい機能性マテリアルである（上図）。このポリマー材料は、大きくかつ可逆的に伸縮できる極めて強靭な材料であり、また、万一破断しても材料が再接着し強度が回復する自己修復機能も示す（下図）。この新規高分子材料のデザインコンセプトは、原理的にあらゆる高分子材料に適用可能であり、ヒドロゲシクロデキストリン(CD：ブドウ糖が6〜8個つながった環状の分子)を構造に含む私たちの高分子材料は、CDのホスト・ゲスト相互作用（分子間相互作用の一種）を利用したネットワークを有する新しい機能性マテリアルである（上図）。このポリマー材料は、大きくかつ可逆的に伸縮できる極めて強靭な材料であり、また、万一破断しても材料が再接着し強度が回復する自己修復機能も示す（下図）。この新規高分子材料のデザインコンセプトは、原理的にあらゆる高分子材料に適用可能であり、ヒドロゲルからバルク（塊状）のゴム・エラストマー、プラスチックまで、多様多種な材料について強靭性・柔軟性、耐衝撃性、自己修復性などの物性・機能を付与することができる。繊維質材料、無機材料との複合化も可能であり、非常に適用範囲の広い技術である。
研究の先に見据えるビジョン
CDを高分子材料に組み込むことにより材料を強靭化でき、これまでの高分子材料では難しかった用途への展開が可能となる。使い捨てとしてきた材料の耐久性が向上することで製品寿命の長い製品をつくることができるほか、自己修復性を有するため、メンテナンスフリー材料も実現できる。たとえば、コーティングや構造材料、接着剤、耐衝撃材料など、さまざまな用途においてアドバンテージがあり、社会実装・実用化に向けた活動を精力的に推進したい。
担当研究者
教授 髙島 義徳（高等共創研究院／理学研究科）
キーワード
高分子／自己修復材料／強靭材料／長寿命材料
応用分野
医療・ヘルスケア／電子機器／接着・コーティング