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。
橋下徹氏が一刀両断、国会議員のGW海外視察「ふざけるな」 活動内容と費用届け出義務なし問題視
自転車でまた車の通行妨害か 「ひょっこり男」逮捕 4年前に実刑
水原一平容疑者の司法取引は「アメリカっぽい」 橋下徹氏が米国式に強く共感
自傷する患者に暴言「特攻隊に行ってきな」「山奥ですればいい」
日大・市川祐が現役トップ11勝目、93球で1失点完投「小さい変化で芯を外そうと」
上司から「給料泥棒」 東和銀行の過労自殺、頭取「深くおわび」
【ロッテ】佐々木朗希、10日にエスコンF初見参「しっかりとアジャストできるよう準備を」
オードリー若林正恭が感謝「めっちゃ楽に」なったバナナマン設楽の助言 重圧から解放され
フジ井上清華アナ“本家”に昭和アイドルコスプレほめられノリノリ「ずっとこれでいい」
水原一平容疑者が「ここから逆転する方法」問う投稿が話題「獄中日記書いて売る」など議論される
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
大物炎上系ユーチューバー”衝撃の預金残高”公開「すげぇ」「エグい」驚きの声
水原一平容疑者 最高刑「懲役33年」トレンド入り 「人生詰んだ」「稀代の詐欺師」の声
「ふてほど」25歳女優“薔薇ブラ”でポロリ寸前?過激衣装に「見えちゃう」「刺激強すぎ」
水原一平容疑者、歯科治療で大谷翔平から930万円だまし取ったことも判明
岡本夏生(56)、1600日ぶりにブログを更新した現在が衝撃
米大物俳優、大谷翔平と2ショット公開しネット驚愕「夢のような写真」
元セクシー女優の漫画家、自身の「無痛分娩」の経験振り返り「数時間後には麻酔きれて…」
ベッキー「私のシーン ほとんどモザイクあり」自身”衝撃出演シーン”紹介
中学数学の全国統一模試1位の元アイドル、胸元あらわなグラビアショット公開「最高すぎ」の声
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
深夜のファミリーマート徘徊、必ず入っている「フエラムネのミニチュアおもちゃ付」を探し求めた結果……
岡本夏生(56)、1600日ぶりにブログを更新した現在が衝撃
完全にダマされた! 『ラヴィット!』あのちゃん“事故レベル”大暴走は『水ダウ』遠隔操作のしわざだった ネットも納得
ガーシー、またも綾野剛の暴露写真でネット歓喜「この写真見て笑っちゃう」
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
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
小澤征悦と再婚した桑子真帆アナ(34)黒い過去が流出、衝撃の過去にネット騒然
ガーシー、佐野ひなこの暴露を示唆でネット騒然「ファンだったのに」
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」
橋下徹氏が一刀両断、国会議員のGW海外視察「ふざけるな」 活動内容と費用届け出義務なし問題視
自転車でまた車の通行妨害か 「ひょっこり男」逮捕 4年前に実刑
水原一平容疑者の司法取引は「アメリカっぽい」 橋下徹氏が米国式に強く共感
自傷する患者に暴言「特攻隊に行ってきな」「山奥ですればいい」
日大・市川祐が現役トップ11勝目、93球で1失点完投「小さい変化で芯を外そうと」
上司から「給料泥棒」 東和銀行の過労自殺、頭取「深くおわび」
【ロッテ】佐々木朗希、10日にエスコンF初見参「しっかりとアジャストできるよう準備を」
オードリー若林正恭が感謝「めっちゃ楽に」なったバナナマン設楽の助言 重圧から解放され
フジ井上清華アナ“本家”に昭和アイドルコスプレほめられノリノリ「ずっとこれでいい」
水原一平容疑者が「ここから逆転する方法」問う投稿が話題「獄中日記書いて売る」など議論される