Establishment of a framework for self-evolving materials through mechanical training

• Project/Area Number: 22H00327
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 35:Polymers, organic materials, and related fields
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: グン 剣萍 北海道大学, 先端生命科学研究院, 教授 (20250417)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 印出井 努 北海道大学, 先端生命科学研究院, 准教授 (30420409) ; 野々山 貴行 北海道大学, 先端生命科学研究院, 准教授 (50709251) ; キング ダニエル 北海道大学, 先端生命科学研究院, 助教 (50794583) ; 中島 祐 北海道大学, 先端生命科学研究院, 准教授 (80574350)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥42,380,000 (Direct Cost: ¥32,600,000、Indirect Cost: ¥9,780,000); Fiscal Year 2022: ¥15,600,000 (Direct Cost: ¥12,000,000、Indirect Cost: ¥3,600,000)
• Keywords: 自己進化材料 / ダブルネットワークゲル / 開放系 / 構造更新 / 動的材料

Outline of Research at the Start

生物は、外部から栄養を取り入れ、内部構造の破壊と再形成を繰り返す「新陳代謝」によって構造を更新し、機能を成長させる。例えば骨格筋は、高負荷運動をすると、外界から取り込んだ栄養を用いてより強く、大きく作り替えられ、機能が成長する。本研究では、この生物（特に骨格筋）の新陳代謝に範を得て、力学トレーニングをトリガーとした構造更新によって成長する「自己進化材料」を創出する。具体的には、成長の基盤となる動的・開放系材料「Stem材料」の内部構造を、外界から取り込んだ原料分子を用いた破壊・再形成反応によって別構造に「更新」することで、材料の多様な力学的・形態的・機能的成長を実現する。