no title
 物を落とせば壊れるのが常識だ。だがこのほど発明された新素材は、叩いて強い衝撃を与えたり、引きのばしたりするほど丈夫になる。

 こうした「適応耐久性」は、高い負荷がかかる状況で使われる素材にはとても大切なことだ。今回の素材も、この点がとても優れており、さまざまな応用が考えられる。

 だがそんな小難しいことに触れずとも、料理に使われるコーンスターチをモデルにしていたり、”絡まったスパゲッティが入ったボウルの中のミートボール”と評されるなど、新素材はとてもユニークだ。

 なんだかお腹が空いてきたら、どんな素材なのかもう少しのぞいてみよう。

コーンスターチの不思議な性質がヒント

 このユニークな新素材は、握れる液体と言われるコーンスターチ(トウモロコシから作られるデンプン)がヒントになっている。

 たとえば砂に水をくわえて混ぜてみても、混ぜる速さで粘り気に違いが出ることはない。

 だが同じことをコーンスターチやると、ゆっくり混ぜれば液体のようだし、パンっと叩くと固体のようになる(この実験を見れば、その奇妙さがわかるはずだ)。

 コーンスターチの小さな粒子は、ゆっくり混ぜれば、それぞれがはじき合って液体のようになる。一方、素早い力を受けると粒子同士が接触し、その摩擦で固体のようになる。

 これがコーンスターチの不思議な性質の秘密だ。

叩くと硬くなるポリマー素材

 カリフォルニア大学マーセド校の研究チームは、こうしたコーンスターチの性質を、ポリマー素材で再現しようと考えた。

 そのために採用されたのが、「共役系ポリマー」だ。このポリマーには、比較的柔らかくしなやかでありながら、電気を通しやすいという特徴がある。

 一般に共役系ポリマーは、分子を組み合わせることで作られる。そこで研究チームは、長い分子(poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid))、短い分子(ポリアニリン)、効率的な導電体であるPEDOT:PSS(poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate)を組み合わせた。

 こうして出来上がったフィルムは、衝撃が素早いほど丈夫になる。

 つまり適応耐久性がきわめて高いのだ。PEDOT:PSSを10%増やせば、適応耐久性と導電性の両方をさらにアップさせることもできる。
2
Image credig :Yue Wang

絡まるスパゲッティが入ったボウルの中のミートボール

 研究チームによるなら、プラスの電荷を帯びた2つのポリマーと、マイナスの電荷を帯びた2つのポリマーが合わさることで、新素材はまるで「絡まるスパゲッティが入ったボウルの中のミートボール」のような極小構造を持つのだという。

 このミートボールは、衝撃を受けてもバラバラになることなくそれを吸収し、材料とその導電性を保ってくれる。これが新素材の適応耐久性の秘密だ。

 その後の実験では、プラスの電荷を帯びたまた別のナノ粒子(1,3-propanediamine nanoparticle)を加えることで、”ミートボール"がわずかに弱まり、”スパゲッティ"は強化されることがわかった。

 つまりはより大きな衝撃を吸収し、かつ壊れにくくなるということだ。
Flexible electronic polymers for smart devices

様々なものに応用可能

 こうしたことはどれも複雑でテクニカルなものだが、これを大量生産できれば、スマートウォッチバンド、ウェアラブルセンサー、ヘルスモニター(たとえば心臓や血管の健康管理、血糖値の測定)など、さまざまなものに応用できると期待される。

 またもう1つの応用案として、個人向けの電子義肢も提案されており、こちらは現在実験が行われている最中だ。いずれは今回の新素材から義肢が3Dプリントされることもあるかもしれない。

 ワン・ユエ氏は「さまざまな応用の可能性があり、この新しい型破りな性質が私たちをどこへ導いてくれるのか、とても楽しみです」と語る。

 この研究は、2024年度春のアメリカ化学会で発表された。

References:Hitting this stretchy, electronic material makes it tougher - American Chemical Society / Scientists Invented a Bizarre New Material That Gets Tougher When You Hit It : ScienceAlert / written by hiroching / edited by / parumo
あわせて読みたい
太陽の光にあてるだけで傷が消える、自己修復する自動車センサー用コーティング素材を開発


次世代の鎖帷子か!圧縮すると硬化する、柔軟で強度の高い新素材が開発される


世界初、人間のように考えて反応する素材を開発


生体の筋肉より強力で柔軟性のある人工筋肉素材が開発される


ラクダの毛皮から着想、電気なしでものを冷やす冷却素材が開発される(米研究)

Advertisements

コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 09:10
  • ID:Elc5OZ.U0 #

そうか、環境への安全性を無視すれば水たまりに撒くと簡易に穴が塞げるね←そういうことじゃないw

2

2. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 10:04
  • ID:trBcUiqo0 #

格闘技(打撃系)の防具に使えそう。

3

3. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 10:30
  • ID:w98aSzps0 #

以前からリキッドアーマーというダイタランシーを利用した防弾チョッキの開発が進められていたんだけど、新素材で一歩前進するのかな
防弾チョッキよりも衝撃に強い義肢の方が良いしよりSF的

4

4. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 10:33
  • ID:SCXy2CXp0 #

ダイラタンシーか。防弾チョッキとかで話題になってたけど実用化したのかな。

5

5. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 10:58
  • ID:Mr3Pdvei0 #

これ車のボディに塗ったり出来ないのかな
あとスマホケースとか

6

6. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 11:23
  • ID:eHqe72cA0 #

たぶん誰も知らない「ブラックカラー」というSF小説にこんな感じの防弾スーツが登場してるのを思い出した。
主役のSFハイテク忍者たちが使っているボディスーツが普段は普通の布同様だが銃弾のような強い衝撃が加わると一瞬硬化して衝撃を吸収し貫通もさせないという、ちょうどこの素材を超進化させたような素材で作られている事になっている。
現実も日々SFに近づいていくな。

7

7. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 11:24
  • ID:oGTeWZd.0 #

この素材、マジで欲しいです
鞭やパドルを製作しているので……
アンテナ張っておきます

8

8. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 11:47
  • ID:S2adc5i90 #

✋バシっ!
👦「いてーっ!」  

9

9. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 11:49
  • ID:qhVVQfQg0 #

ヘルメット等スポーツの防具に便利そうな素材だね
あと水回りや機械部品の接合部分に使ってるゴムを
こうゆうのにしたら強度と耐久性改善しないかな?

10

10. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 11:55
  • ID:v.n2rRS70 #

古くなると中身がカピカピに干からびそう

11

11. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 12:03
  • ID:Ei7YytBv0 #

硬くはなるが強いとは言ってないからまだ実用段階ではないのかもね

12

12. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 12:06
  • ID:G23xjHIM0 #

この技術を応用すれば
早く嚙もうとすると固くて食べられなくなり
ゆっくり噛んで食べないといけない食材とかも実現できそう

13

13. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 12:20
  • ID:GPFGWusq0 #

麻婆豆腐の仕上げに片栗粉溶かしておいたのに、硬くて焦るんだよね!

14

14. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 12:57
  • ID:ITokME8.0 #

「強引に着てみろ そいつはやわらかくしてひっぱればドンドンのびる」
「地球でこのオレが大猿になったときにも壊れはしなかっただろ」
「だが衝撃には相当に強いぞ」

15

15.

  • 2024年04月17日 13:39
  • ID:GmLz.pcc0 #
16

16.

  • 2024年04月17日 16:20
  • ID:2xl7riTn0 #
17

17. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 16:25
  • ID:T88ZkPG30 #

きさまは絡まるスパゲッティが入ったボウルの中のミートボールだ!
メガ粒子の閉鎖空間のなかで分解されるがいい!

18

18. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 17:07
  • ID:RMNavn3u0 #

は・り・けーん!🌀 風ぇ〜切るぅ 鉄っけ〜〜ん♪

19

19. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 17:16
  • ID:DUFOQp040 #

ファウルカップにいいかも

20

20.

  • 2024年04月17日 17:27
  • ID:9gSMXpey0 #
21

21. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 19:59
  • ID:ND06NdxE0 #

防弾素材に研究されてたやつか
結局のところ液体故の重量が問題となって実用化されなかったが
重量を考えなくて良い場面でなら有効なんだろうね

22

22. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 21:34
  • ID:ITokME8.0 #

砂鉄入りのグラブ持ってるが(硬気功用だよ、あくまで)
アレしっかり握ると固まって硬くなるんだよね
打撃修めてるとブロック割れるそうだ、まあ噂だよ噂
あんな風にも使えるはず

23

23. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 21:43
  • ID:EvBC0HrC0 #

叩くと固くなるモノならぶら下がってるけど

24

24. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 23:23
  • ID:8CqlrkS30 #

防具なら既にD3Oという素材が出とるわいな

25

25. 匿名処理班

  • 2024年04月17日 23:25
  • ID:7oMhn12G0 #

>>12
ダイラタント流体は澱粉以外でも細かい粒子なら可能だから
いろいろな素材を試してみる余地はあるけど、
一番メジャーな澱粉(コーンスターチ、片栗粉など)だと
加熱調理すると別性質の粘性あるゼリー状に糊化するし
口に入れると唾液の消化酵素で分解されるからなぁ…

26

26.

  • 2024年04月17日 23:29
  • ID:trBJkyyV0 #
27

27. 匿名処理班

  • 2024年04月18日 01:07
  • ID:ugYVVqLH0 #

>>25
澱粉は加水過熱だよ
すでに水に混ぜてる状態で話してるのだろうけど少し詰めが足りない
ならアミラーゼの話もパッキングしてる状態なのはわかるよね
噛みついて破った後の話としてなら聞いておこう

28

28. 匿名処理班

  • 2024年04月18日 07:32
  • ID:9mSlM.zC0 #

コーンと叩いてごらん

29

29. 匿名処理班

  • 2024年04月18日 07:44
  • ID:nSfXNleN0 #

防具にするにも衝撃を素材が全部吸収するわけじゃないだろうから
固くなった防具にあたって逆に痛くね?と思っちゃうんだが…
だから死ぬよりはマシの防弾チョッキに使うのか

30

30. 匿名処理班

  • 2024年04月18日 08:43
  • ID:dzu1UkHc0 #

>>19
ふだんはひっついて困りんこ。

31

31. 匿名処理班

  • 2024年04月18日 10:45
  • ID:G6l9Dqni0 #

膝当てみたいな柔らかい防具に便利だよね
帽子みたいなヘルメットもよさそう

32

32. 匿名処理班

  • 2024年04月18日 17:35
  • ID:Lje759m70 #

「曲げたり切ったりしやすいけど、衝撃が加わると硬い」
っていう素材になるなら、DIYには最高の素材になりそうよね

33

33. 匿名処理班

  • 2024年04月18日 19:35
  • ID:LwbE6J7O0 #

電導性は何に使えるのか分からなかった。
スマートウォッチバンド、ウェアラブルセンサー、ヘルスモニターがこの新素材とどう関係するんだろう?

34

34. 匿名処理班

  • 2024年04月19日 11:41
  • ID:Fx2b5v.P0 #

>>33
電導性があれば静電気防止にはなる
伸ばせば細くなって抵抗が大きくなるからセンサーに使える
電流は流せないだろうが信号を伝える電線にもなるだろう

お名前
Sponsored Links
記事検索
月別アーカイブ
Sponsored Links
Sponsored Links