多価水素結合を用いた堅牢な自己修復性材料の開発

利用多价氢键开发坚固的自修复材料

• 批准号: 22KJ1140
• 负责人: 藤澤 雄太
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1140/
• 关键词: 自己修復材料; 持続可能性; プラスチック; ポリマーブレンド

傷や内部損傷を自発的に修復する自己修復性樹脂は持続可能な社会を目指す上で欠かせない材料になることが期待されている。既存の汎用樹脂に自己修復性樹脂をブレンドするだけで自己修復能を付与することができれば、自己修復性樹脂の実用化が一挙に加速する。この戦略の妥当性を確かめるため、2018年に堅くても室温で治る樹脂材料として報告したポリエーテルチオ尿素を、そのエーテルリンカー部位をアルキルリンカーに置き換えた自己修復能のないポリアルキルチオ尿素にブレンドすることで自己修復性を付与することを試みてきた。その結果として、少量のポリエーテルチオ尿素をブレンドするだけで、ポリアルキルチオ尿素の力学強度と疎水性を損なわずに室温での自己修復性を付与することに成功した。CP/MAS 13C NMR測定によりポリエーテルチオ尿素とポリアルキルチオ尿素がナノスケールで相分離していることがわかり、両者がそれぞれの性質（自己修復性と疎水性）を存分に発揮できたのはそのナノ相分離構造に起因すると考えている。この成果は2022年11月にAngewandte Chemie International Editionに受理された。次なるステップとして、実際に既存の汎用樹脂に同様の戦略を用い、自己修復性樹脂をブレンドすることで自己修復能を付与することを目標に掲げている。現在はその戦略に使うポリマーの合成を行い、自己修復性などの物性調査を進めている。

能够自发修复划痕和内部损伤的自愈树脂有望成为追求可持续发展社会不可或缺的材料。如果能够通过简单地共混现有的通用树脂来赋予它们自修复能力，那么自修复树脂的实际应用将立即加速。为了证实这一策略的有效性，我们将聚醚硫脲（我们在 2018 年报道的一种刚性但在室温下固化的树脂材料）与不具有自愈能力的聚烷基硫脲混合，通过用我们试图通过这样做来赋予自我修复特性。结果，我们通过简单地混合少量聚醚硫脲，成功地赋予聚烷基硫脲在室温下的自修复性能，而不损害其机械强度和疏水性。 CP/MAS 13C NMR测量表明，聚醚硫脲和聚烷基硫脲在纳米尺度上发生相分离，并且两者能够充分展现各自的性能（自修复性和疏水性）的原因是我们认为这是由于其纳米级相分离。结构。该结果于 2022 年 11 月被 Angewandte Chemie International Edition 接受。下一步是使用类似的策略，通过将现有的通用树脂与自修复树脂混合来实际赋予它们自修复能力。目前，我们正在合成该策略中使用的聚合物，并研究它们的物理特性，例如自修复特性。

项目成果

耐湿性を備えた自己修復ガラス：ナノ相分離に基づく新しい設計指針

防潮自修复玻璃：基于纳米相分离的新设计指南

• 发表时间: 2022
• 作者: 藤澤 雄太;南 怡伶;浅野 敦志;柳沢 佑;矢野 慧一;伊藤 喜光;相田 卓三
• 通讯作者: 相田 卓三

Blending to Make Nonhealable Polymers Healable: Nanophase Separation Observed by CP/MAS 13C NMR Analysis

通过混合使不可修复的聚合物变得可修复：通过 CP/MAS 13C NMR 分析观察纳米相分离

• DOI: 10.1002/anie.202214444
• 发表时间: 2022
• 期刊: Angewandte Chemie International Edition
• 作者: Yuta Fujisawa;Yiling Nan;Atsushi Asano;Yu Yanagisawa;Keiichi Yano;Yoshimitsu Itoh;Takuzo Aida
• 通讯作者: Takuzo Aida

Prospects of Blending Strategy for Bringing Self-Healing Properties in Commodity Plastics

为日用塑料带来自修复性能的共混策略的前景

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuta Fujisawa;Yiling Nan;Atsushi Asano;Yu Yanagisawa;Keiichi Yano;Yoshimitsu Itoh;Takuzo Aida
• 通讯作者: Takuzo Aida

A Strategy to Make Commodity Plastics Self-Healable

使商品塑料具有自修复能力的策略

• 发表时间: 2023
• 作者: Yuta Fujisawa;Pier-luc Champagne;Yoshimitsu Itoh;Takuzo Aida
• 通讯作者: Takuzo Aida

New Design Princeple for Mechanically Robust Humidity-Tolerant Self-Healing Polymer Glass

用于机械坚固、耐湿、自修复聚合物玻璃的新设计 Princeple

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuta Fujisawa;Atsushi Asano;Yoshimitsu Itoh;Takuzo Aida
• 通讯作者: Takuzo Aida