ホスト－ゲスト相互作用を用いた革新的超分子アクチュエータの作製と実用材料への挑戦

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本研究ではシクロデキストリン(CD)を用いたホストーゲスト相互作用を用いることで、新規機能性超分子材料の構築を目指した。ホストーゲスト相互作用を用いることで自己修復材料、アクチュエータなどの機能性材料の作製が報告されている。とくに今回においては、ホストーゲスト相互作用により形成される超分子の柔軟性を生かした高靭性の材料を作製することを目的とした。材料としてホストーゲスト相互作用の特性を発現するために、側鎖にホスト分子(CD)、ゲスト分子(Ad)がそれぞれ修飾された高分子をラジカル重合により作製し、それらを水中において混合した。CD修飾高分子単独では水に可溶であり、Ad修飾高分子単独では水に溶かすとエマルジョンに近い状態となる一方、CD修飾ポリマーとAd修飾ポリマーを水中で混合するとヒドロゲルが形成された。引っ張り試験により、23wt%ヒドロゲルに対して8, 000%のひずみを加えても破断することはなく、50wt%のゲルにおいては600%のひずみを加えることで160kPaの破断応力が観察された。得られたヒドロゲルは競争分子を添加して作製すれば破断応力の低下が観測されたことからホスト-ゲスト相互作用がCD修飾ポリマーとAd修飾ポリマーの間で発現していることが示唆される。ホスト-ゲスト相互作用により超分子的な架橋が形成されゲル化したものと考えられる。この得られたゲルは破断後、再び接触させるとゲルが最接着したことから超分子ゲル特有の自己修復性を有していることがわかった。このことから高靭性、自己修復性を兼ね備えたヒドロゲルが作製できたといえる。