2017 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of lubrication mechanism of biphasic hydrogel and improvement of its lubricating function
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16K18002
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
鎗光 清道 首都大学東京, システムデザイン研究科, 助教 (90723205)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 人工軟骨 / PVAハイブリッドゲル / 摩擦 / 摩耗 / 複合化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，PVA(poly(vinyl alcohol)ハイドロゲルの潤滑特性の解明のため，昨年度実施した予荷重付与によるPVAハイドロゲル内部の水分流出が摩擦・摩耗挙動に与える影響に関して追加調査を行った．その結果，PVA凍結解凍ゲル，PVAキャストドライゲルは予荷重付与により摩擦が上昇し，摩擦開始後早期に表面損傷が発生していた．しかし，PVAハイブリッドゲルは予荷重付与による摩擦の増大は僅少であり，摩擦開始直後の表面損傷も確認されなかった．そのため，PVAハイブリッドゲルは予荷重付与によるゲル内部の水分流出には影響を受けず，耐摩耗性に優れたせん断抵抗の低い表面構造を有していることが明らかになった．
しかし，PVAハイブリッドゲルにおいても，接触面圧が増大するとこの特異的表面構造の摩耗が進行することが明らかになった．そのため，PVAハイブリッドゲルの耐摩耗性向上を目指し，従来のPVA凍結解凍ゲル，キャストドライゲルの二層積層型ハイブリッドゲルではなく，単層ゲル内で両ゲルの構造を複合化した新規ハイブリッドゲルを開発した．この単層複合型PVAバイブリッドゲルは，30%圧縮応力は二層積層型PVAハイブリッドゲルよりも高く，接触面圧が1MPaを超える領域においても二層積層型PVAハイブリッドゲルよりも低摩擦・低摩耗であった．PVAハイブリッドゲルの単層複合化は，高荷重，高接触面圧条件下においても優れた摩擦・摩耗特性を実現可能であるため，PVAハイドロゲルの人工軟骨としての応用に対して有用であると考えられる．
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