熱で瞬時に硬くなるソフトマテリアル

2021/01/12 00:02 By Tech Manage

可逆的に熱硬化する温度を20℃~100℃間で設計可能

Advantages

  • 高温で瞬時に1000倍以上硬くなり、低温で柔らかく戻る(可逆的)。

  • 硬化温度は20℃~100℃間で自由に設計可能。

  • 原材料選択や分子設計の自由度が高く、可溶性や光透過性などを調整可能。

Background and Technology

 物質は一般的に高温で柔らかくなりますが、発明者は逆に加熱することで弾性率が3桁以上の高さに硬化する温度応答性ゲルを開発しました。このゲルは加熱時の相分離の際に構造内でクラスターを形成し溶媒が保持されるため、瞬時に硬化する(ミリ秒単位)、硬化前後で体積が変わらない、温度が下がると再度軟化する(可逆的)という特徴があります。また相分離に伴う吸熱(冷却)効果や遮光効果もあります。
 既にカルボキシル基をもつモノマーをラジカル重合することで得られるポリマーを二価金属塩⽔溶液に浸すことで、低コストでの温度応答性ハイドロゲルの作製に成功し、物性を評価済です (下記Data参照)。また、原材料選択や分子設計の自由度が高く、ゲルの硬化温度や、硬化時の光透過性、可溶性などを用途に応じて調整可能です。

Data

  • 本ゲルはアクリル酸モノマーをラジカル重合した後に、酢酸カルシウム⽔溶液に浸潤させることで作製。(材料となるモノマーや二価金属塩⽔溶液は用途によって変更可能)
  • 相分離する温度(LCST) は約20℃~100℃間で調整可能。
  • 加熱により弾性率が1000倍以上高くなる(10⁵Pa→10⁸Pa)。

Publication

Advanced Materials Volume32, Issue4 January 28, 2020   https://doi.org/10.1002/adma.201905878

Patent

WO/2018/117165 (published)

Researcher

野々山 貴行 先生(北海道大学 先端⽣命科学研究院)

Expectations

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