第1部 物質内への超分子結合の組込みによる自己修復マテリアルの開発

(2019年10月4日 10:00〜12:00)

　近年実用化に近い段階まで様々な高分子低分子を利用した自己修復材料が報告されてきた。過去に自己修復材料に用いられてきた超分子結合などを知ることで必要な場面に適した機能を持った自己修復材料を作り出すことができる様になる。本講演では種々の超分子結合と高分子構造を利用した自己修復ヒドロゲルについて、関連する分野とともに具体的に紹介する。また、今後の自己修復ゲルの展望について紹介する。

1. 自己修復材料とは
2. 超分子結合と高分子構造
   1. 超分子材料の種類
   2. 高分子構造
3. 超分子材料の機能
   1. 高強度ヒドロゲル材料
   2. 刺激応答性ヒドロゲル材料
   3. 超分子選択的ゲル集合体の形成
   4. 超分子結合を利用した高分子材料間の接着
4. 静電相互作用を利用した自己修復材料
5. 配位結合を利用した自己修復材料
6. ホストゲスト相互作用を利用した自己修復材料
7. 水素結合を利用した自己修復材料
8. 動的共有結合を利用した自己修復材料
9. 将来の自己修復マテリアルの展望
• 質疑応答

第2部 超分子形成でキズを復元する自己修復性高分子材料の開発

(2019年10月4日 12:45〜14:45)

　近年、高分子材料には、高強度・高靭性や高耐久性などの更なる機能化が求められており、従来には無い分子設計と材料設計が必要である。高分子の分子設計として、化学架橋だけでなく、可逆性の架橋や可動性の架橋を導入することで、力学特性が大きく変わるだけでなく、分子接着性や刺激応答性といったこれまでに無い機能を付与できる。本講座では、最近の可逆性の架橋や可動性の架橋を駆使した高分子材料設計について紹介し、最近注目されている自己修復機能の例について紹介する。

1. 自己修復機能を実現するための材料設計
   1. マイクロカプセルを用いた自己修復性材料
   2. 光刺激を用いた自己修復性材料
   3. Deals – Alder反応を用いた自己修復性材料
2. 可逆性結合を用いた自己修復性高分子材料の世界的動向
   1. 水素結合を用いた自己修復性材料
   2. 金属配位を用いた自己修復性材料
   3. ホスト – ゲスト相互作用を用いた自己修復性材料
3. 自己修復性高分子材料の分子設計
   1. 動的共有結合を用いた自己修復材料
   2. イオン性ゲルを用いた自己修復材料
   3. RAFT重合を利用した自己修復性高分子ゲル
4. 超分子を用いた自己修復性材料の分子設計
   1. ホスト – ゲスト相互作用を用いた自己修復材料の材料設計
   2. ホストポリマーとゲストポリマーを用いた自己修復材料
   3. ホスト – ゲストポリマーによる自己修復性機能
5. 高強度高分子材料の分子設計
   1. 犠牲結合が拓く力学特性
   2. 架橋点が自由に動く材料の力学特性
   3. 均一網目構造を有する材料が生み出す力学特性
6. 可逆性結合材料を用いた異種材料間接着
   1. 水素結合形成を利用した異種材料間接着
   2. ホスト – ゲスト相互作用を利用した異種材料間接着
   3. ジオール – ボロン酸相互作用を利用した異種材料間接着
• 質疑応答

第3部 自己修復特性発現に対する超分子的・動的共有結合的アプローチ

(2019年10月4日 15:00〜17:00)

　本講座では、修復性機能の紹介だけではなく、その機能発現機構について調査した結果について説明します。前半では、水素結合性超分子ソフトマテリアルについて、後半では近年注目されているvitrimer (結合交換型動的共有結合を含む新規機能架橋材料) について説明します。両者の長所・短所をイメージしてもらいながら、特殊な架橋結合利用の面白さについて理解していただき、実用材料へ展開いただける機会になればと思います。

1. はじめに:これまで世界中で報告されてきた種々の修復性材料について
2. 水素結合性架橋を用いた超分子ソフトマテリアル
   1. 分子設計
   2. 修復性発現機構
3. 修復性の評価法に関する説明:試料に対し、一定時間接触された後の両者の粘着挙動を比較
   1. 熱成型により調製され平衡近傍にある表面を有する試料
   2. 破断により非平衡にある表面を有する試料
4. 破断表面が示す高い粘着性について、粘弾性特性 (分子鎖運動ダイナミクス) からの議論
5. 「結合交換型」動的共有結合
   1. 概念
   2. 材料特性について (vitrimer材料の紹介)
6. vitrimer材料と超分子架橋性材料との違い
7. vitrimer材料の様々な機能について
   1. 自己接着性
   2. 修復性
   3. 再成型加工性
   4. リサイクル性
   5. その他
8. vitrimer物性制御アプローチについて
   1. 結合交換温度
   2. 結合交換タイムスケール
9. 実用応用について
• 質疑応答