既存の高分子材料に「力で光る」機能を付与する新技術ーミクロ相分離構造を利用した材料設計戦略ー

2026-09-01 東京科学大学

東京科学大学の研究チームは、既存の高分子材料に、外部から力が加わったことを蛍光で可視化する機能を後から付与する新しい材料設計法を開発した。対象としたスチレン–ブタジエン–スチレン(SBS)ブロック共重合体は、硬い部分と柔らかい部分がナノメートルスケールで分離するミクロ相分離構造を持つ。研究チームは、硬い部分と同じ高分子成分を持つメカノフォア含有高分子を合成して市販SBSに混合することで、SBS本来の伸び性・弾性を維持しながら、力が加わると蛍光を発する機能を付与することに成功した。蛍光は一度消失した後も再び力を加えると発現し、繰り返し利用できることも確認された。さらに、ミクロ相分離構造によって力がメカノフォアへ効率的に伝達される仕組みを明らかにした。既存材料を大きく変更せず機能化できるため、次世代スマート材料への応用が期待される。

既存の高分子材料に「力で光る」機能を付与する新技術ーミクロ相分離構造を利用した材料設計戦略ー
図1. 本研究の概要。

<関連情報>

マイクロ相分離構造内における応力伝達:ブロック共重合体材料に機械的応答性を付与するための合成後戦略 Stress Transfer Within Microphase-Separated Structures: A Post-Synthetic Strategy to Impart Mechanoresponsiveness to Block Copolymer Materials

Kuniaki Ishizuki, Akira Kodaka, Akira Takahashi, Hideyuki Otsuka
Advanced Materials  Published: 17 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/adma.74610

ABSTRACT

Mechanoresponsive polymers, which exhibit changes in properties such as color in response to mechanical stimuli, have attracted increasing attention for smart materials. Among various design strategies, mechanophore-incorporated systems are widely used approaches that enable precise molecular-level design and control; however, this approach often suffers from complicated synthesis and limited applicability to existing materials such as block copolymers, which have found widespread industrial use as high-performance materials. Here, we present a post-synthetic strategy enabled by exploiting microphase-separated structures to impart mechanochromism to existing polymer systems while retaining the advantages of mechanophore-based approaches. By exploiting the microphase-separated structure of styrene–butadiene–styrene (SBS) block copolymers, blending with polystyrene bearing a tetraarylsuccinonitrile (TASN) mechanophore enables domain-selective localization of the mechanophore within the rigid domains without chemical modification of the host polymer. The resulting materials exhibit fluorescence upon tensile deformation originating from force-induced TASN cleavage, demonstrating mechanoactivation even under minimal deformation of the hard domains. The mechanoresponse is governed by the molecular weight and content of the mechanophore-containing polystyrene. Importantly, bulk mechanical properties are preserved and can even be enhanced. This strategy establishes a scalable platform for integrating mechanochemical functionality into existing polymer systems.

0504高分子製品
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました