2024-03-06 岐阜大学
近年、持続的に発展可能な社会の実現を目指し、主要な温室効果ガスであるCO₂の排出抑制や回収・貯留、さらに、回収したCO2の有効活用技術の開発が進められています。岐阜大学工学部の三輪洋平 教授、米田華子 大学院生らのグループは、気体のCO₂に応答して、良く伸びて壊れにくい”タフ”な性質に変化する、新しいタイプのシリコーンエラストマーを開発しました。
このエラストマーでは、内部に含まれるアミン注1）とCO₂との反応によって生成したイオン成分が集合し、それらがクッションのような働きをするために材料の破壊が抑制され、タフ化が引き起こされます（図１）。また、低濃度のCO2に対しても敏感に応答するだけでなく、塩化水素や無水酢酸などの他の気体にも応答して、粘着力、摩擦力、硬さ、靭（じん）性などの性質が変化します。本研究によって、「CO₂を利用したポリマー材料の機能制御」という新しいCO₂の有効活用技術の発展が期待されます。
本研究成果は、日本時間2024年3月5日（火）にCommunications Materials誌のオンライン版で発表されました。
図１．CO₂によってタフになるシリコーンエラストマーの分子構造の模式図
発表のポイント
- 気体のCO₂と反応すると劇的にタフになるシリコーンエラストマー注2）を発明。
- 周囲の”気体”を感知して性質を変化させるポリマー注3）材料により、新しいCO₂有効活用技術を開拓。
- ポリエチレンなどの他のポリマー材料にも応用が可能。
用語解説
注1) アミン：
化学式NH₃で表されるアンモニアの水素原子（H）を炭化水素基（R）で置換した化学構造の総称。例えば、R-N₂など。
注2) シリコーンエラストマー：
ケイ素を含んだ有機化合物であるシリコーンを原料としたエラストマー。エラストマーとは、室温で液体状のポリマーを部分的に架橋（橋架け）して得られるネットワーク状の分子形状を持ったポリマー材料です。柔軟で弾力があり、数倍以上伸び縮みすることができます。一般的に、日常では”ゴム”とよばれています。シリコーンエラストマーは、スマホケースなどの日用品をはじめ、化粧品、医療品、乗り物、家電、建築材料など、例をあげると枚挙に暇がないほど日常で幅広く使われています。
注3) ポリマー：
分子量がおおよそ１万を超える巨大分子で、ひもの様に細長い分子形状をしています。プラスチックやビニール、ゴムなどとして日常で利用されています。
詳しい研究内容について
“空気を読んで”、性質を変化させるポリマー材料
CO₂に応答して劇的にタフになるエラストマーを実現
論文情報
雑誌名：Communications Materials
論文名：Elastomers mechanically reinforced and toughened with CO₂ gas
著 者：Yohei Miwa, Hanako Yoneda, Takehito Ohya, Kazuma Okada, Rina Takahashi, Hayato Nakamura, Shoei Shimozaki, Kei Hashimoto, and Shoichi Kutsumizu
DOI：10.1038/s43246-024-00457-9
