名古屋大学大学院理学研究科の内橋 貴之 教授、岡山大学学術研究院環境生命自然科学学域の鈴木 大介 卓越教授、弘前大学大学院理工学研究科の呉羽 拓真 助教らの研究グループは、水平リサイクルが可能でありながら高い壊れにくさを持つ、高分子微粒子からできたゴムについて、その丈夫さが生まれる仕組みを明らかにしました。
　近年、資源を有効に利用するため、使用後も品質を維持したまま再利用できる「水平リサイクル」が注目されています。しかし、ゴム材料は一般に複雑な構造を持つため、リサイクルが難しいという課題があります。こうした中、高分子微粒子から構成されるゴム材料が、水平リサイクル可能でありながら、添加物を含まない天然ゴムに匹敵する高い壊れにくさを示すことが見いだされました。一方で、微粒子からできたゴムが、なぜ高い壊れにくさを示すのか、その仕組みは明らかになっていませんでした。
　本研究では、微粒子内部の架橋構造を変化させたゴム材料について、初期長さの8倍に及ぶ大きな伸びの中で生じる構造変化を、一軸伸長機構付きAFMによる直接観察と小角X線散乱(SAXS)解析を組み合わせて調べました。その結果、粒子内の架橋が少ない場合にはゴムを構成する微粒子が滑らかに変形する一方、架橋が多い場合には粒子内部の変形が抑えられ、粒子表面の粗化(損傷)が生じることを見いだしました。さらに、このような微粒子の変形の違いが、架橋量の増加に伴ってゴムが硬くなる一方で伸びにくくなるというトレードオフに対応することを明らかにしました。本研究成果は、高い性能を維持しながら繰り返し利用できる循環型高分子材料の設計に向けた基盤的知見を提供します。
　本研究成果は、2026年10月13日（米国東部時間）付で米国の科学雑誌「ACS Applied Materials & Interfaces」にオンライン公開予定です。

■論文情報

雑誌名:ACS Applied Materials & Interfaces
論文タイトル:Nanoscale analysis of large deformation of tough microparticle‑based polymer films revealed by atomic force microscopy and small-angle X-ray scattering
著者:Yuichiro Nishizawa‡, Natsuki Watanabe‡, Feng-Yueh Chan, Yuma Sasaki, Yusuke Shinozaki, Haruka Minato, Daisuke Suzuki*, Keita Namba, Takuma Kureha*, Takayuki Uchihashi*(‡共同筆頭著者、*責任著者)
DOI: 10.1021/acsami.6c13253

【研究体制・研究支援】
本研究は、岡山大学、名古屋大学、弘前大学による共同研究として実施されました。
本研究は、以下の支援を受けて行われました。
・科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業 CREST(JPMJCR21L2)
・高エネルギー加速器研究機構(KEK)フォトンファクトリー共同利用実験(2024G044、2026G064)


＜詳しい研究内容について＞
水平リサイクル可能なゴムの丈夫さの秘密を解明～リサイクル後も高性能を維持する高分子材料設計へ知見提供～


＜お問い合わせ＞
【研究者連絡先】
名古屋大学大学院理学研究科
教授　内橋 貴之（うちはし たかゆき）
TEL: 052-789-2885

岡山大学学術研究院環境生命自然科学学域
卓越教授　鈴木 大介（すずき だいすけ）
TEL:086-251-7229

弘前大学大学院理工学研究科
助教　呉羽 拓真（くれは たくま）
TEL:0172-39-3562

【報道連絡先】
名古屋大学総務部広報課
TEL: 052-558-9735 FAX: 052-788-6272


岡山大学 総務部　広報課
TEL:086-251-7292

弘前大学理工･農生事務部 総務グループ庶務担当
TEL: 0172-39-3510

科学技術振興機構 広報課
TEL: 03-5214-8404 FAX: 03-5214-8432

【JST事業に関する連絡先】
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ
金山 晋司（かなやま しんじ）
TEL: 03-3512-3531 FAX: 03-3222-2066