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。
「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 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
水原一平容疑者「歯の治療」930万円だまし取りにX総ツッコミ「歯何本あるんだよ」「超合金?」
桂由美さん追悼ショーが8・9開催決定 葬儀は行わず「桂由美の想いを、皆様の心とともに-。」
アンジャッシュ渡部建、不倫会見で事務所からの“口止め”明かす「墓場までもっていく話」
【阪神】青柳晃洋が中13日でローテ復帰「無駄な四球をなくす」筒香嘉智と19年CS以来対戦も
無断転載被害を申し立てたら「転載側から」まさかの苦情 怒り心頭の投稿者に話をきいた
藤井名人の封じ手は1六角 豊島九段は防戦に徹する 名人戦第3局
新木優子「可愛い 写真上手」“親友”谷まりあとフランスでの仕事後モロッコへ
ゆうちゃみ「大物芸人さんの隣でいびきを…」ロケでの失敗を告白「土下座レベルで謝りました」
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
42歳ママタレ20年ぶり水着披露「レベチ」「マジ天使」「最高」55歳夫のピン芸人と2児
岡本夏生(56)、1600日ぶりにブログを更新した現在が衝撃
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」
大谷翔平4打数4安打2本塁打3打点3得点、打撃9部門でメジャー1位に
パリス・ヒルトン、米誌でオールヌード披露 胸を腕で隠した大胆なポーズの白黒表紙
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
藤田ニコル「AVめちゃくちゃ好き」元レジェンドセクシー女優とは友達で「見るの楽しかった」
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
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
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
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
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
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」
「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 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
水原一平容疑者「歯の治療」930万円だまし取りにX総ツッコミ「歯何本あるんだよ」「超合金?」
桂由美さん追悼ショーが8・9開催決定 葬儀は行わず「桂由美の想いを、皆様の心とともに-。」
アンジャッシュ渡部建、不倫会見で事務所からの“口止め”明かす「墓場までもっていく話」
【阪神】青柳晃洋が中13日でローテ復帰「無駄な四球をなくす」筒香嘉智と19年CS以来対戦も
無断転載被害を申し立てたら「転載側から」まさかの苦情 怒り心頭の投稿者に話をきいた
新木優子「可愛い 写真上手」“親友”谷まりあとフランスでの仕事後モロッコへ
藤井名人の封じ手は1六角 豊島九段は防戦に徹する 名人戦第3局
ゆうちゃみ「大物芸人さんの隣でいびきを…」ロケでの失敗を告白「土下座レベルで謝りました」