Fatigue behavior and underlying mechanism of tough and self-healing hydrogels

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K23617
• 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: 崔 昆朋 北海道大学, 化学反応創成研究拠点, 特任助教 (30843198)
• 研究期間 (年度): 2019-08-30 – 2021-03-31
• キーワード: hydrogels / tough and self-healing / multiscale structure / fatigue resistance

研究成果の概要

筋肉などの耐荷重性の生体組織は高い耐疲労特性を持ちますが、生体組織の精巧な階層構造が、それらの優れた耐疲労特性にどのように寄与するかはよく理解されていません。 このプロジェクトでは、単純なモデルシステムとして高分子両性電解質ハイドロゲル（PAゲル）を用いて、階層構造を持つソフトマテリアルの疲労回復特性を研究しました。 疲労サイクル時にPAゲルの2つの連続した相ネットワークが過渡的な配向構造を形成し、その結果、顕著な亀裂の鈍化および亀裂進展を減速させる効果を誘発することを発見しました。これらの調査結果は、丈夫で疲労耐性のある材料設計の指針となることが期待されています。

自由記述の分野

polymer physics

研究成果の学術的意義や社会的意義

We revealed the antifatigue mechanism of tough and self-healing polyampholyte hydrogels, which not only give important hints to understand fatigue-resistant behavior of biotissues with complex hierarchical structures, but also provide design strategy for tough and fatigue-resistant hydrogels.