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Creating tough and fatigue-resistant hydrogels with hierarchical structures

研究課題

研究課題/領域番号 22K20521
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0501:物理化学、機能物性化学、有機化学、高分子、有機材料、生体分子化学およびその関連分野
研究機関北海道大学

研究代表者

李 薛宇  北海道大学, 先端生命科学研究院, 助教 (80961565)

研究期間 (年度) 2022-08-31 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードPhase separation / fatigue resistance / fracture toughness / dynamic bonds / in-situ SAXS / rheological response / time-salt superposition / phase separation / mechanical property / Tough hydrogel / Fatigue resistance / multiscale structure / Energy dissipation
研究開始時の研究の概要

We will prepare hydrogels with superior mechanical and physical properties by combining two components with strong modulus contrast: the soft and relative hydrophilic one favors forming small phase domains, whereas the hard and hydrophobic one favors forming large phase domains.

研究成果の概要

自己修復性ハイドロゲルの強靭化と耐疲労性に及ぼす階層構造とレオロジー応答の影響に焦点を当てた研究を行っている。本研究では物理と化学的パラメーターを変化させて階層構造と動的な機械的挙動を調整し、レオロジー応答からゲルの伸長・破壊挙動を明らかにしました。その一方で遅延疲労破壊は相分離構造によって支配されることを明らかにしました。本研究結果は、強靭で疲労耐性のある次世代ソフト材料の設計指針になると考えています。この成果は、Nat. Rev. Mater.、Sci. Adv.、Macromolecules、およびJ. Mech. Phys. Solidsに掲載されました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

This study reveals the relationship between the microscopic structures,rheological response and mechanical performance, and proposes general principles for the design of next-generation tough and fatigue-resistant soft materials.

報告書

(2件)
  • 2023 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Effect of Salt on Dynamic Mechanical Behaviors of Polyampholyte Hydrogels2022

    • 著者名/発表者名
      Li Xueyu、Luo Feng、Sun Tao Lin、Cui Kunpeng、Watanabe Reina、Nakajima Tasuku、Gong Jian Ping
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 56 号: 2 ページ: 535-544

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.2c02003

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 丈夫で自己修復するポリアンフォライトゲルの構造と物性に影響を及ぼすイオン結合強度の効果2023

    • 著者名/発表者名
      土洞春菜、叶 亜楠、崔 昆朋、李 薛宇、グン 剣萍、黒川孝幸
    • 学会等名
      第34回高分子ゲル研究討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Mesoscale Bicontinuous Networks in Self-healing Hydrogels Delay Fatigue Fracture2022

    • 著者名/発表者名
      Xueyu Li、Kunpeng Cui、Costantino Creton、Takayuki Kurokawa、Jian Ping Gong
    • 学会等名
      2022年度北海道高分子若手研究会・37th Summer University in Hokkaido
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Role of dynamic bonds on fatigue fracture of self-healing hydrogels2022

    • 著者名/発表者名
      Xueyu Li、Jian Ping Gong
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Anisotropic Hybrid Polyelectrolyte Hydrogels Based on Inorganic Nanosheet Liquid Crystal2022

    • 著者名/発表者名
      Wenqi Yang, Xueyu Li, Kunpeng Cui, Nobuyoshi Miyamoto, Taolin Sun, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Fatigue fracture of tough hydrogel with lamellar bilayer structure2022

    • 著者名/発表者名
      Most Laboni Begum, Milena Lama, Xueyu Li, Md. Anamul Haque, Jian Ping Gong
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-09-01   更新日: 2025-01-30  

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