水蒸気を利用した結合交換性架橋樹脂の物性改質 ― 高効率修復材料開発への新コンセプト ―

2026-05-22 名古屋工業大学,科学技術振興機構

名古屋工業大学と科学技術振興機構(JST)らの共同研究チームは、水蒸気を利用して結合交換性架橋樹脂(ビトリマー)の物性を制御し、修復性能を大幅に向上させる新しい材料設計コンセプトを開発した。研究では、親水性の高い結合交換ユニットを導入することで、湿度(水蒸気)が分子運動性と結合交換速度を高めることを発見した。これにより、従来は主に熱刺激に依存していたビトリマーのリサイクル性・自己修復性を、熱と湿度を組み合わせることでより高速・高効率に発現できる可能性が示された。水蒸気は環境負荷の小さいクリーンな刺激であり、表面傷やひび割れを迅速に修復するコーティング材や樹脂ガラスなどへの応用が期待される。成果は「Macromolecular Rapid Communications」に掲載された。

水蒸気を利用した結合交換性架橋樹脂の物性改質 ― 高効率修復材料開発への新コンセプト ―
図1. 本研究の概念図

<関連情報>

親水性で結合交換可能なドメインを持つビトリマー様材料における緩和特性の湿度依存性の解明 Unveiling Distinct Humidity Sensitivity of Relaxation Properties in Vitrimer-Like Materials with Hydrophilic, Bond Exchangeable Domains

Mikihiro Hayashi, Maho Suzuki, Shinji Suzuki, Koichi Mayumi, Yasuhito Suzuki, Shota Usukawa, Takumitsu Kida
Macromolecular Rapid Communications  Published: 19 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/marc.70313

ABSTRACT

Trans-N-alkylation reactions have frequently served as bond exchange mechanisms in vitrimer-like materials, enabling sustainable functionality governed by relaxation dynamics. As a unique class of these materials, we have studied nano-phase-separated systems containing nanodomains of quaternized pyridines that undergo trans-N-alkylation bond exchange. In these designs, the nanodomains arise from the hydrophilic character of quaternized pyridines. In this work, we reveal moisture sensitivity in our original systems, particularly with respect to their relaxation dynamics. Before the main results of relaxation properties, we experimentally assess the hydrophilic nature of quaternized domains by small-angle neutron scattering, using deuterated water. We then perform rheological measurements under controlled humidity, revealing a pronounced humidity effect on bond exchange-based relaxation. We likewise perform the same measurements for control bond exchangeable systems lacking hydrophilic components; humidity effects are evident on segmental relaxation but not decisively evident on bond exchange-based relaxation. This insight offers an eco-friendly route for temporally tuning the relaxation dynamics of bond exchangeable network materials containing specifically hydrophilic units.

0504高分子製品
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