由北海道大學特聘助理教授野山孝之和陳平教授領導的研究小組,研製出世界上第一種在高溫下瞬間變硬約2000倍的新型聚合物水凝膠。
一般來說,PET瓶等高分子材料在低溫下變硬(玻璃態),在高溫下變軟(橡膠態)。課題組重點研究了生活在溫泉源頭,即使在100℃以上高溫下也不會變性的嗜熱菌的蛋白質結構,創造了一種低溫軟、高溫硬的聚合物凝膠,與一般聚合物。
這種也用作食品添加劑的聚合物凝膠可以很容易地由用途廣泛、價格低廉且無毒的原材料製成,並且在接近室溫的較低溫度下柔軟且易於拉伸,但在一定溫度以上會迅速硬化...這是一個巨大的變化,柔軟的可食用果凍立即變成了硬塑料。冷卻後,它會恢復到原來的柔軟狀態,並且可以一遍又一遍地快速固化。此外,固化溫度取決於凝膠製備條件,可根據目標溫度設計材料。
此外,這種聚合物凝膠和玻璃纖維布的複合材料可應用於智能保護裝置,在發生交通事故或運動事故時會因大量摩擦熱而變硬,從而保護身體。事實上,當對瀝青表面施加載荷並高速拖動時,凝膠纖維複合材料會因摩擦熱而變硬,幾乎不會斷裂。另外,由於變硬時吸熱量大,因此可用作防高溫措施的吸熱材料。安裝在窗玻璃上時,已確認具有吸收太陽熱量的一部分,抑制室內溫度上升的效果。
預計該成果將有助於促進高溫硬化新型溫度響應聚合物的基礎研究和溫度響應智能材料的應用研究。