「引っ張ると頑丈になる」自己補強ゲルを東京大学のグループが開発した。
従来の高強度ゲルは、「犠牲結合」と呼ばれる壊れやすい結合を内部に導入したものが主流で、変形時に犠牲結合を選択的に破断させることでゲル全体としては破壊を免れ、強靭性を向上させている。しかし、破断した結合が回復するまでには時間を要するため、繰り返し大きな変形が加わるような用途においては難点となっていた。
一方、本研究により世界で初めて開発したのは、結合の破壊を伴わない自己補強効果を用いた高分子ゲル。優れた強靭性を示す「環動ゲル」（高分子鎖を環状分子で連結した高分子ゲル）を用いた上で、高分子鎖が均一に変形するように構造を適切に調整することで、伸長した際に「伸長誘起結晶化」を引き起こすことにその特長がある。伸長誘起結晶化は天然ゴムの強靭化機構として知られ、引き延ばされた高分子鎖が互いに寄り集まって結晶化することで硬くなる現象であり、負荷が加わってもゲルの破断を抑制することができる。伸長誘起結晶は力を取り除くと即座に消失し、元の状態に戻るので、自己補強ゲルは世界最高水準の（従来の環動ゲルの10倍以上に及ぶ）強靭性とほぼ100%の回復性を兼ね備えるという。
本研究成果は、古くから知られていた伸長誘起結晶化が、ゴムだけでなく溶媒を多量に含むゲル材料においても有効であることを世界で初めて示したものである。水を主成分とする高分子ゲルは高い生体適合性を有し、人体に埋め込む生体材料への応用が可能なことから、今回開発された自己補強ゲルは、繰り返し大きな負荷がかかっても一定の力学応答を示すことが求められる人工靭帯・関節などの人工運動器への応用につながることが期待される。
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