塗って乾かすだけで異種材料を強固に繋ぐ「多孔質アンカー」の開発 — 材料の相性のみに頼らない、新たな接合方法の指針 —

2026-09-10 物質・材料研究機構

NIMSは、異なる材料を強固に接合する「多孔質アンカー層(PPA)」を開発しました。これは、溶液を塗布して乾燥させるだけで、ナノ~マイクロメートルサイズの孔を持つ網目状構造を形成する接着層です。従来、金属・ガラス・セラミックスなどの硬質材料と、ゴム・プラスチックなどの高分子材料を接合するには、材料の組み合わせごとに適切な接着剤を設計する必要がありました。PPAでは、片側の材料とは化学的親和性で結合し、もう片側とは孔へ材料を入り込ませる「アンカー効果」によって物理的にかみ合わせるという役割分担を実現。ガラスと柔らかな高分子の接合で7MPa超の強度を確認し、PPAを介することで垂直引張強度は約2倍に向上しました。今後は導電性や耐熱性を付与し、次世代モビリティ、ウェアラブル機器、ソフトロボティクスなどへの応用が期待されます。

塗って乾かすだけで異種材料を強固に繋ぐ「多孔質アンカー」の開発 — 材料の相性のみに頼らない、新たな接合方法の指針 —
図: 本研究の概要とその効果。

<関連情報>

接着層のトポロジー構造化による界面破壊耐性の向上 Topological Structuring of Adhesive Layers to Enhance Resistance against Interfacial Fracture

Shunto Arai
Small  Published: 10 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/smll.75296

ABSTRACT

The reliable bonding of dissimilar materials is crucial for lightweighting and energy saving. However, their interface is often susceptible to fracture, impeding the widespread adoption of composites. While tough adhesion relying only on intermolecular interactions has been effective for specific adherends, fracture strength is significantly impaired depending on the adhesive selection. Alternatively, it is also widely used to improve the bonding strength through mechanical interlocking (anchor effect) via surface structuring. However, this approach has problems in energy consumption and environmental considerations associated with etching and surface cleaning procedures. Here, we introduce an alternative/hybrid approach that combines chemical affinity with structural interlocking. We produce a porous layer strongly interacting with one adherend using a solution-based technique. This porous architecture templates a robust mechanical interlock with the other adherend, without using conventional adhesives. By tuning pore geometry, this method enables a detachment strength of over 7 MPa, showing significant improvement compared with unstructured interfaces. Experiments and simulations reveal that the fracture toughness stems from a stiffness difference within the interlocked structure, suppressing crack propagation. This structural design strategy offers a rational route to engineering durable interfaces, enabling advanced composites of various materials.

0504高分子製品
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