最先端材料科学研究:セルロースフィルムを「切り紙」ハイドロゲルに
2024年4月25日
Science and Technology of Advanced Materials
【画像:https://kyodonewsprwire.jp/img/202404249933-O1-8m9NOprj】
東京農工大学の研究者らが、ハイドロゲルとして知られる柔らかくて伸張性のある材料に、精巧な構造を作り込む新しい手法を開発した。膨潤前の薄膜にパターンを切り込むことにより、膨潤後に複雑なキリガミ ハイドロゲル構造を形成させる。この研究は、「キリガミ ハイドロゲル」と呼ばれる新しい領域を拡大するものだ。この成果は、Science and Technology of Advanced Materials (STAM) 誌に掲載された。
親水性の分子ネットワークを持つハイドロゲルは、大量の水を含んだ状態(膨潤状態)にある。中川大輔氏と花崎逸雄氏は、膨潤前の,セルロース(植物細胞壁の大部分をなす天然素材)のナノファイバーで構成された乾燥フィルムにあらかじめ設計したパターンをレーザーで刻み込んだ。加工したフィルムに水を加えて膨潤させると、長手方向に引き伸ばしたときに横幅も広がる「オークセティック」と呼ばれる特性を示す。
「“切り紙”は、元々は文字通り“紙を切ることで作られたデザイン”のことだったので、一般的には薄いシートが用いられます。一方、私たちが開発した二次元のオークセティックな特性は、シート構造が膨潤し、厚みが充分になった三次元的な状態で現れます。また、一定の含水状態で保管するより、使用前は乾燥状態で保存するほうが便利でしょう。」と花崎氏は言う。「このオークセティック機構は引張と圧縮の変形を多数回繰り返しても維持されます。これは、しなやかな知的材料の設計において重要な要素となるでしょう。」
この適応性ハイドロゲルの応用例としては、たとえば,ロボット技術のソフトコンポーネントが考えられる。これにより、操作対象との相互作用が柔軟になる。やわらかいスイッチやセンサー部品にも応用できる可能性がある。また、ハイドロゲルは動きや成長に柔軟に適応できる材料として、組織工学、創傷被覆材、薬物送達システム(DDS)などの医療分野への応用も検討されている。今回、東京農工大学のチームが開発したキリガミ ハイドロゲルは、将来のハイドロゲル応用の選択肢を大幅に広げるものとなるだろう。
「設計した特性を維持しながら周囲環境への適応性を発揮することは、材料の多機能化にも有効です。」と花崎氏は締めくくった。
論文情報
タイトル:Adaptive plasticity of auxetic Kirigami hydrogel fabricated from anisotropic swelling of cellulose nanofiber film
著者:Daisuke Nakagawa &Itsuo Hanasaki*
*Institute of Engineering, Tokyo University of Agriculture and Technology, Naka-cho 2-24-16, Koganei-shi, Tokyo 184-8588, Japan (E-mail: hanasaki[at]cc.tuat.ac.jp)
引用:Science and Technology of Advanced Materials: Methods Vol. 25 (2024) 2331959
最終版公開日:2024年4月2日
本誌リンク https://doi.org/10.1080/14686996.2024.2331959(オープンアクセス)
Science and Technology of Advanced Materials誌は、国立研究開発法人 物質・材料研究機構(NIMS)とEmpaが支援するオープンアクセスジャーナルです。
森口博子がNHKのど自慢であの名曲を熱唱「全然変わってない」「もうすぐ56歳ってマ?」
何があった!?「エアコン」が想定外の壊れ具合!投稿者に話を聞いた
【ソフトバンク】前田悠伍が6日2軍戦でみずほペイペイDデビュー、先発で複数回投球見込み
東雲うみ、セクシーすぎる攻めたバニー姿を公開!えなこから「二刀流デカ女」と呼ばれ話題に
加藤浩次、21歳当時バイトのバーで会った大物歌手との再会に感動「こうちゃん」と呼んでくれて
【柏】U―23日本代表DF関根大輝が自身のO・Gを悔やむ…米国遠征へ切り替え
【ソフトバンク】全治4カ月の柳田悠岐、ファーム施設に姿見せず「1週間ぐらい自宅療養」関係者
高橋英樹が突然トリビア発射 カツカレーのルーツを語り中居正広うなる「今の話、今日イチです」
【ソフトバンク】ロバート秋山&アルピー平子「体格ブラザーズ」始球式「福岡でもファンがいる」
【東京V】城福監督、5点勝利も後半開始早々とラストプレーの失点におかんむり「上にいけない」
柏原崇(45)現在を調べてみた結果、相変わらずかっこよすぎた!
何があった!?「エアコン」が想定外の壊れ具合!投稿者に話を聞いた
浜崎あゆみ、子供の写真公開に疑いの声止まず「よそのお宅の子供?」
玉置浩二の妻、青田典子(53)の現在がとんでもない事になっていると話題に
大谷翔平被弾投手が悪態ついて退場処分!次打者フリーマンと対戦中に判定巡り塁審と口論
YouTuberジュキヤの動画企画が大炎上「普通に痴漢」「気持ち悪すぎ」
千原せいじのシエラレオネ巡る発言 NPO代表理事が公式謝罪忠告「最悪、国家間の問題に発展」
ユーチューバーもこう氏、元彼女・成海瑠奈について赤裸々告白
大谷翔平10試合ぶり14号 シティフィールド初アーチ、26球場目は自らの日本人記録更新
大谷に被弾→次打者判定で審判と口論→退場→「チーム、自分も最悪」→戦力外
何があった!?「エアコン」が想定外の壊れ具合!投稿者に話を聞いた
柏原崇(45)現在を調べてみた結果、相変わらずかっこよすぎた!
玉置浩二の妻、青田典子(53)の現在がとんでもない事になっていると話題に
ユーチューバーもこう氏、元彼女・成海瑠奈について赤裸々告白
元めちゃイケメンバーの三中元克(32)現在は何をしているのか調べてみた!
TikTokを賑わす「フエラムネごめんなサイダー味」がセブンイレブンで再販!じゅるるマスカットも買うなら今!
小倉優子、不自然な“二重ライン”にネット騒然「やっぱり整形?」
ガーシーが綾野剛のLINE公開でネット騒然「ショック」「すごいエンタメ」
岡本夏生(56)、1600日ぶりにブログを更新した現在が衝撃
大原櫻子、ガーシー暴露後初のSNS投稿に賛否の声「イメージ最悪になった」
森口博子がNHKのど自慢であの名曲を熱唱「全然変わってない」「もうすぐ56歳ってマ?」
何があった!?「エアコン」が想定外の壊れ具合!投稿者に話を聞いた
【ソフトバンク】前田悠伍が6日2軍戦でみずほペイペイDデビュー、先発で複数回投球見込み
東雲うみ、セクシーすぎる攻めたバニー姿を公開!えなこから「二刀流デカ女」と呼ばれ話題に
加藤浩次、21歳当時バイトのバーで会った大物歌手との再会に感動「こうちゃん」と呼んでくれて
【柏】U―23日本代表DF関根大輝が自身のO・Gを悔やむ…米国遠征へ切り替え
【ソフトバンク】全治4カ月の柳田悠岐、ファーム施設に姿見せず「1週間ぐらい自宅療養」関係者
高橋英樹が突然トリビア発射 カツカレーのルーツを語り中居正広うなる「今の話、今日イチです」
【東京V】城福監督、5点勝利も後半開始早々とラストプレーの失点におかんむり「上にいけない」
【ソフトバンク】ロバート秋山&アルピー平子「体格ブラザーズ」始球式「福岡でもファンがいる」