糖心破解版

东京大学の相田卓叁教授、理化学研究所の石田康博チームリーダー、物质?材料研究机构の佐々木高义フェローらの共同研究グループは、互いに向き合ったイオン性の无机ナノシートをヒドロゲル中に埋め込むことにより、加重の方向によって异なる力学特性を示す材料を开発しました。

© 2015 Takuzo Aida.(a) 磁場を加えた状態でナノシートの水分散液をヒドロゲルへ変換すると、互いに平行に配列したナノシートの構造は固定される。（b）得られたヒドロゲルは、ナノシートに平行な方向の加重に対しては容易に変形する一方、それと垂直な方向の加重には耐える。

电気?磁気の反発力を利用したリニアモーターのような装置は、引力だけでは决して得られない特别な性能を発挥します。これに対し、ゴムやプラスチックなどの高分子材料では、构成要素间の引力を高めることで强度向上が図られるものの、反発力を利用する试みは全く行われていません。一方、动物の関节软骨は、高密度の负电荷を持つ高分子で构成され、それらの间に働く静电反発力により、惊异の耐荷重性と低摩擦性を両立しています。

共同研究グループは今回、水中に分散したイオン性の酸化チタンナノシートに磁场を加えると、ナノシート同士が互いに向き合って配列し、ナノシート间に巨大かつ异方的な静电反発力が発生することを発见しました。この水分散液をヒドロゲルに変换すると、ナノシートの配列が固定されます。静电反発力を内包したこの材料は、ナノシートに平行な方向の加重には容易に変形する一方、それと垂直な方向の加重には耐えるという、従来の材料では実现不可能な力学特性を示します。

本発见は、これまでの省みられることのなかった反発力の利用が、全く新しい力学物性につながることを実証しており、今后の材料科学に新たな可能性を开きます。

(RIKEN)

论文情报

Mingjie Liu, Yasuhiro Ishida, Yasuo Ebina, Takayoshi Sasaki, Takaaki Hikima, Masaki Takata and Takuzo Aida,
“An anisotropic hydrogel with electrostatic repulsion between cofacially aligned nanosheets”,
Nature 517 2015: 5 (68-72), doi: 10.1038/nature14060.
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