| 研究課題/領域番号 |
18H02027
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35020:高分子材料関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
酒井 崇匡 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (70456151)
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| 研究分担者 |
片島 拓弥 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (20759188)
赤木 友紀 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (40782751)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | ハイドロゲル / エントロピー弾性 / 負のエネルギー弾性 / ゴム弾性 |
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| 研究成果の概要 |
ゲルは、ゼリー、豆腐などの食品や、ソフトコンタクトレンズ、止血剤など医療に活用される、ウェットでやわらかい物質である。本研究では、ゲルのやわらかさが熱力学第二法則(エントロピー増大の法則)に基づくエントロピー弾性でおおむね説明できるという100年近く信じられてきた定説を覆し、ゲルは大きな負のエネルギー弾性を持つことを示した。その結果を元に、負のエネルギー弾性は、ゲルの本質である溶媒と高分子の共存に由来していることを示し、ゲル弾性はゴム弾性とは異なることを明らかにした。
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| 自由記述の分野 |
高分子物理、バイオマテリアル
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高分子網目の示す弾性率と温度の関係性については、ゴム弾性においてはエネルギー項の割合が小さく、その起源はエントロピー弾性であると結論付けられた。これ以降、全ての理論モデルはエネルギー項を無視し、エントロピー項のみに着目をして構築されてきた。高分子ゲルに関しても、ゴム弾性の理論がそのまま適用された。
本研究は、これまでに疑われることのなかった領域にメスを入れる研究であり、ゲルとゴムの本質的な違いを明らかにし、ゲルを独立な物質として再定義する学術的に意義のある研究である。本研究により、高分子ゲルの弾性について理解が深まったことで、新しい高分子ゲル材料の設計指針が得られる可能性がある。
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