力学刺激に応答し体積相転移するソフトマテリアルの創製

创建响应机械刺激而发生体积相变的软材料

• 批准号: 22K20481
• 负责人: 菅原 章秀
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20481/
• 关键词: ハイドロゲル; 応力応答; 超分子結合; 応力応答性; ホスト-ゲスト相互作用

ホスト-ゲスト包接錯体を分子スイッチとして利用し、温度応答性高分子と組み合わせてネットワーク構造を形成することで、応力に応答し温度応答性高分子が相転移する挙動を見出している。ハイドロゲルの３次元網目構造中に温度応答性高分子を超分子結合により多点で固定化することでその相転移が抑制され準安定状態となる一方で、力学負荷を与えることで超分子結合が犠牲的に解離しこれにより温度応答性高分子が相転移し安定化する。このようにして力学刺激によりゲルの濁度が上昇することを報告している。本研究ではこの機構をさらに発展させ、応力に応答し温度応答性ゲルが体積相転移する材料の実現を目指し、その設計指針を明らかにすることを目的としている。まず、１次ネットワークとしてゲスト分子を導入した温度応答性ゲルを作製した。こちらのゲルにホスト分子導入モノマーと親水性モノマーからなる網目構造を２次ネットワークとして導入した。計画当初の材料の作製に至ることはできたものの、応力に応答した体積相転移は発現せず、加熱のみにより収縮するゲルも見られた。これは親水性２次ネットワーク構造による温度応答性１次ネットワークの超分子結合による固定化の効果が弱く、準安定状態が創出されていないためにであると考えられる。これまでの結果を踏まえ、次年度ではネットワーク構造や親水・疎水基のバランスの最適化や機能発現のために有用なホスト-ゲスト錯体ペアの探索を実施する。

通过将宿主 - 阵线包含复合物作为分子开关，并将其与温度响应的聚合物结合起来形成网络结构，我们发现了一种行为，其中温度响应聚合物对压力和相变作出响应。 By immobilizing the temperature-responsive polymer at multiple points in the three-dimensional network structure of the hydrogel at a hydromolecular bond, the phase transition is suppressed and the phase transition is reached into a metastable state, while the mechanical loading sacrificially dissociates the supramolecular bond, which causes the temperature-responsive polymer to phase transition and stabilize.通过这种方式，据报道，由于机械刺激，凝胶的浊度增加。这项研究旨在进一步开发这种机制，并实现一种材料，即温度响应性凝胶响应压力而进行体积相变，并阐明为此的设计指南。首先，制备了温度响应性凝胶，其中引入了来宾分子作为主要网络。由宿主分子吸入单体和亲水性单体组成的网络结构被引入该凝胶中。尽管实现了材料的初始制备，但由于应力响应于应力，没有发生体积相变，并且发现加热时有些凝胶会收缩。这被认为是因为由于亲水性二级网络结构较弱，因此温度响应式原代网络的固定效果较弱，并且尚未产生亚稳态。考虑到到目前为止的结果，在下一个财政年度，我们将搜索有助于优化网络结构，亲水性和疏水群的平衡以及功能表达的宿主 - 环络合物对。

项目成果

導電性リンクル表面を有するハイドロゲル電極の作製

具有导电皱纹表面的水凝胶电极的制备

• 发表时间: 2022
• 作者: 三木 涼音・徐 于懿・菅原 章秀・宇山 浩;辻田 航輝・菅原 章秀・徐 于懿 ・宇山 浩
• 通讯作者: 辻田 航輝・菅原 章秀・徐 于懿 ・宇山 浩

糖とポリアニオンの対イオンとの錯形成を利用した自己修復ゲル

利用糖和聚阴离子抗衡离子之间的复合物形成的自修复凝胶

• 发表时间: 2022
• 作者: 三木 涼音・徐 于懿・菅原 章秀・宇山 浩