眞弓 皓一 准教授が日本レオロジー学会奨励賞を受賞
眞弓 皓一 准教授が日本レオロジー学会奨励賞を受賞しました。この賞はレオロジー及び関連分野において特に活発に研究活動している39歳未満の者に日本レオロジー学会より授与されるものです。なお、授与式は5月13、14日に行われる年会にて、オンラインで行われました。
受賞対象となった研究は「動的架橋高分子材料の力学物性発現メカニズムの解明」です。
眞弓氏は、動的架橋を有する高分子架橋材料の力学・破壊物性の分子的メカニズムの解明を行ってきました。高分子ゲルは、ひも状の高分子鎖が架橋されたネットワークに溶媒が閉じ込められた材料の総称であり、身近な例ではゼリー、こんにゃく、おむつの吸水剤、コンタクトレンズなどがあります。20年程前から架橋構造を工夫することで高分子ゲルの力学強度が飛躍的に向上することが明らかとなり、数多くの高強度ゲルが報告されるようになりました。特に溶媒として水を含む高強度ハイドロゲルは、生体適合性が高いことから人工関節などの生体材料に応用されることも期待されています。高強度ゲルの多くは、動的な架橋部位を有しており、動的架橋の分子レベルでのダイナミクスが優れた力学物性の起源となっています。
眞弓氏は、可逆な架橋点を有する自己修復性高強度ゲルと、環状分子によって架橋された環動ゲルの２種類について、その力学・破壊物性メカニズムを解明しました。自己修復性高分子ゲルについては、可逆架橋点の解離・再形成ダイナミクスと繰り返し変形下における力学物性の回復性をつなぐ物理モデルを構築し、その理論モデルによる予測がモデルゲルを用いた実験結果と定量的に一致することを示しました。また、自己修復性ゲルの破壊靭性と可逆架橋点の解離ダイナミクスとの相関を明らかにしました。さらに、環状分子によって高分子鎖が架橋された環動ゲルに関しては、環動架橋点のスライドによる応力緩和および強靭化の分子的機構を解明しました。これらの研究成果は、動的架橋を有する高分子架橋材料の力学・破壊物性の発現メカニズム解明に大きく貢献するとともに、高強度高分子材料を開発する上での材料設計指針を示すものであることが評価されました。
関連論文
- Yusuke Yasuda, Takeyoshi Masumoto, Koichi Mayumi*, Masatoshi Toda, Hideaki Yokoyama, Hiroshi Morita*, Kohzo Ito*,“Molecular Dynamics Simulation and Theoretical Model of Elasticity in Slide-Ring Gels”. ACS Macro Letters, 9, 1280 (2020).
- Yusuke Yasuda, Yuta Hidaka, Koichi Mayumi*, Takeshi Yamada, Kazushi Fujimoto, Susumu Okazaki, Hideaki Yokoyama, Kohzo Ito*, “Molecular Dynamics of Polyrotaxane in Solution Investigated by Quasi-Elastic Neutron Scattering and Molecular Dynamics Simulation: Sliding Motion of Rings on Polymer”, Journal of the American Chemical Society, 141, 9655 (2019).
- Hiroaki Gotoh, Chang Liu, Abu Bin Imran, Mitsuo Hara, Takahiro Seki, Koichi Mayumi*, Kohzo Ito*, Yukikazu Takeoka*, ”Optically transparent, high-toughness elastomer using a polyrotaxane cross-linker as a molecular pulley”, Science Advances, 4, eaat7629 (2018).
- Chang Liu, Hirokazu Kadono, Koichi Mayumi*, Kazuaki Kato, Hideaki Yokoyama, Kohzo Ito*, “Unusual fracture behavior of slide-ring gels with movable cross-links”, ACS Macro Letters, 6, 1409 (2017).
- Rong. Longǂ, Koichi Mayumiǂ, Costantino Creton, Tetsuharu Narita, Chung-Yuen Hui*, “Time Dependent Behavior of a Dual Cross-Link Self-Healing Gel: Theory and Experiments” Macromolecules, 47, 7243-7250 (2014).
- Koichi Mayumi, Alba Marcellan, Guylaine Ducouret, Costantino Creton, Tetsuharu Narita*, “Stress–Strain Relationship of Highly Stretchable Dual Cross-Link Gels: Separability of Strain and Time Effect”, ACS Macro Letters, 2, 1065–1068 (2013).