名大ら,無色透明な複合エラストマーを開発

著者: higa

名古屋大学,理化学研究所,ユニチカらの研究グループは,透明な生体組織を参考に,橋架けを施した高分子中に粒径の揃った直径約100nmのシリカ微粒子を高濃度で分散させると,光学的には無色透明になり,力学的には高靱性化することを発見した(ニュースリリース)。

この研究では,生体材料である角膜に倣うことで,無色透明で高靱性な複合エラストマーが開発できることを見出した。この複合エラストマーは,無色透明な高分子が低架橋された架橋高分子中に,粒径の揃ったサブミクロンサイズのシリカ微粒子が秩序を有する状態で分散した微細構造を有している。

可視光領域にて,架橋高分子を構成する高分子とは異なる屈折率を有するシリカ微粒子が高濃度で分散しているにも関わらず,シリカ微粒子が秩序を有する状態で架橋高分子中に配列したことにより,複合エラストマーは光学的に無色透明な状態となる。その微粒子配置の詳細を,大型放射光施設SPring-8のビームライン(BL05XU)の放射光を用いた実験により,明らかにした。

さらに,硬いシリカ微粒子と柔らかい架橋高分子との界面における相互作用により,複合エラストマーの弾性率と伸長性が共に増大することも発見した。シリカ微粒子を35vol%含有した複合エラ ストマーの破壊エネルギーは,シリカ微粒子を含まない系の約13.5倍にもなった。

架橋された高分子と充填剤を複合した従来の系としては,タイヤが良く知られている。架橋した生ゴムなどと,カーボンブラックやシリカ微粒子を複合することで, 強靱な複合エラストマーになる。しかし,光学的には,黒色や白色などであり,光を通すことのできる複合エラストマーは開発されていなかった。今回,生体の組織である角膜の構造を模倣することで,力学的なタフさに加えて,光学的な透明性を付与することに成功した。

また,従来の複合エラストマーでは,充填剤の添加と共に硬くなることでタフ化する一方,その伸張性は損なわれていた。しかし,この研究で見出した系は,充填剤であるシリカ微粒子を加えていくと,複合エラストマーの伸張性も良くなることが分かった。その結果,破壊に要するエネルギーが大きくなり,タフ化が実現できた。

この研究で得られた複合エラストマーは,高度先進医療,ウエアラブルディスプレー,ソフトロボットなど,未来の生活において重要な技術を実現する上で有用な材料になることが期待されるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 京都大学、再生ポリプロピレンの破断要因を放射光で可視化

    京都大学の研究グループは、大型放射光施設SPring-8を用いた解析により、再生ポリプロピレン内部に残留する異物が破断特性に及ぼす影響を可視化し、その構造的要因を解明した(ニュースリリース)。 近年、使用済みのポリプロピ…

    2026.01.06
  • 東大ら,電子の自転公転のもつれを放射光X線で観測 

    東京大学,高輝度光科学研究センター,近畿大学,東北大学,理化学研究所は,ランタノイド元素周りに存在する4f電子の空間的な広がりを世界で初めて直接観測した(ニュースリリース)。 4f電子は,4f軌道に入る電子で,外側の軌道…

    2025.10.14
  • 北大ら,時分割X線回折像でナノ粒子の回転を解析

    北海道⼤学と東京大学は,時分割X線回折像から高分子複合材料におけるナノ粒子の回転ダイナミクスを測定する新たなX線活用手法の開発に成功した(ニュースリリース)。 プラスチックやゴムに代表される高分子材料は,日常生活から産業…

    2025.10.10
  • 東大ら,分光法で界面水のクラスター構造を解析

    東京大学,東京理科大学,高輝度光科学研究センター,北里大学,広島大学,長崎大学は,新しいタイプの多孔性結晶を創出し,その結晶に含まれる界面水が温度や界面からの距離に依存した動的挙動を示すことを明らかにした(ニュースリリー…

    2025.09.08
  • 京大ら,シリカのキラル光学信号発現と増幅起源解明

    京都大学と仏CNRS大学は,シロキサン環構造の立体配座に着目し,シリカのキラル光学信号の発現と信号増幅の起源を明らかにした(ニュースリリース)。 キラルな分子集合体を鋳型に用いたソルゲル法により合成されるシリカは,キラル…

    2025.09.01
  • 京大ら,木材が曲がる瞬間の構造変化をX線観察

    京都大学,京都府立大,産業技術総合研究所は,大型放射光施設「SPring-8」で行なった小角X線散乱(SAXS)と広角X線回折(WAXD)による「その場観察」で,木材が曲がる瞬間のナノ・ミクロ構造の変化を世界で初めて捉え…

    2025.07.29
  • 横国大ら,蓄熱材料の結晶構造をX線回折により解明

    横浜国立大学,パナソニック,大阪大学,高輝度光科学研究センター(JASRI),産業技術総合研究所は,空調などに用いられる蓄熱材料「TBABハイドレート(TBAB・26H2O)」の結晶構造を大型放射光施設SPring-8に…

    2025.07.24
  • 理科大ら,IGZO単結晶の電子状態を解析

    東京理科大学と高輝度光科学研究センターは,硬X線光電子分光法(HAXPES)により,InGaZnO4(IGZO)単結晶の電子状態を解析し,結晶中の酸素欠陥がIn原子の周囲に偏って存在していることを明らかにした(ニュースリ…

    2025.07.10

新着ニュース

人気記事

新着記事

  • オプトキャリア