Design of tough transparent resins based on control of deformation-induced heterogeneous structures

• Project Area: Design engineering for outstanding materials with controlled soft-stiff heterogeneity
• Project/Area Number: 24H00847
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (II)
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology (2025); The University of Tokyo (2024)
• Principal Investigator: 加藤 和明 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 准教授 (80570069)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥33,410,000 (Direct Cost: ¥25,700,000、Indirect Cost: ¥7,710,000); Fiscal Year 2025: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000); Fiscal Year 2024: ¥13,260,000 (Direct Cost: ¥10,200,000、Indirect Cost: ¥3,060,000)
• Keywords: 不均質構造 / 材料強化 / 高分子樹脂 / 複合材料 / 幾何学的連結性

Outline of Research at the Start

異種材料を均質分散させた高分子樹脂では達成困難な高い強度と延性や靭性との両立を、あえて特定の不均質構造を経由してから破壊するよう設計し、その不均質構造を硬化させ破壊を防ぐことで実現する、透明樹脂の新たな設計指針の構築を目的とする。その不均質構造は異なる働きを異なる変形のタイミングで担う「剛と柔」の２種類の分子を幾何学的に連結させた、インターロック高分子から成る透明樹脂の変形によって誘起する。様々な化学構造と幾何学的連結性を持つ樹脂の破壊プロセスを系統的かつマルチスケールで解明しながら材料設計にフィードバックを繰り返すことで当該設計指針の有効性を実証し、高分子材料設計学における変革を引き起こす。