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2013年8月30日 (金)

マテリアルサイエンス研究科の金子准教授ら「光と熱で形状記憶するバイオフィルムを世界で初めて開発」

2013/08/26
北陸先端科学技術大学院大学
プレスリリース
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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ポイント
 
・低炭素社会構築に必須の
 バイオプラスチックで、光エネルギーを
 力へと変換する材料を開発
 
・桂皮酸類(ポリフェノールの一種)と
 脂肪酸を結合させ高分岐高分子を合成
 
・この高分岐高分子のフィルムは光反応性
 を示し外力なしに屈曲し、その形状が
 記憶されることが判明
 
・光の強度、向きなどを自在に制御する
 ことでフィルム形状を複雑に制御する
 ことができた。
 さらに熱による形状記憶効果も示し、
 他種類の形状を記憶するアクチュエータ
 を開発した。
 
 
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 JSTが実施する課題達成型基礎研究
の一環として、
北陸先端科学技術大学院大学・
マテリアルサイエンス研究科の金子 達雄
准教授と王 思乾 博士らは、植物細胞に
含まれる桂皮酸類(ポリフェノールの一種)
を用いて、光と熱で多重形状記憶する
バイオフィルムを開発しました。
 
 バイオプラスチック[1]は、光合成により
固定した炭素を含む材料であり、
二酸化炭素を長期間固定することが可能
なため、低炭素社会構築に有効であると
されていますがそのほとんどは単純な
構造のポリエステルであり機能性の点で
問題があります。
 
 このため用途は限られ、主に使い捨て
などの低価格帯の分野で使用せざるを得ず、
工業製品などとして広く用いられるには
至っておりません。
 
 今回研究チームは、光合成微生物から
高等植物まであらゆる植物細胞に含まれる
桂皮酸類の光機能性
(リモート性、強度・波長などの制御性、
環境調和性)に注目し、これと脂肪酸を
組み合わせることで成形加工可能かつ
ゴム物性を持ち合わせる高分子を
世界で初めて作成しました。
 
 この高分子をフィルム化し、水銀ランプ
を照射するとランプの方向に凹面を向けて
屈曲する光メカニカル現象が見られました。
 
 また、光の照射強度、方向を変化させる
ことで従来の光メカニクス[2]素材よりも
複雑に形状制御することも可能でした。
 
 同時に、このフィルムは熱による
形状記憶効果[3]を示すことも
分かりました。
 
 そこで光メカニクス効果と形状記憶を
組み合わせることで、
1)光により記憶した形状から温度変化
 による形状記憶効果で別の形状へと
 変化させ、
 
2)再び加熱することで光により記憶した
 形状へと戻し、
 
3)さらにより短波長の紫外線を照射する
 ことで光変形前の初期形状に戻すこと
 ができました。
 
 以上のように、生体分子から光と熱で
多重形状記憶できる高機能性フィルムを
作成することに世界で初めて成功しました。
 
 将来的には、光アクチュエータ、
光学-力学エネルギー変換素子などへと、
さまざまな応用展開が期待でき、
バイオプラスチックとしての
大気中CO2削減効果も期待できます。
 
 本成果はドイツ化学会誌
「Angewandte Chemie International
Edition(アンゲバンテ ケミ国際版:
インパクトファクター13.73)」の
オンライン版で近く公開されます。
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 興味深いバイオプラスチックを開発
しましたね。
 
 今後どう展開していくのかな?
 
 今後に期待したい。

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