刺激に反応するポリマーナノ複合材料は,海の皮質にインスパイアされたものです
Jeffrey R Capadona1, Kadhiravan Shanmuganathan, Dustin J Tyler
1Department of Macromolecular Science and Engineering, Case Western Reserve University, Cleveland, OH 44106, USA.
Science (New York, N.Y.)
|March 8, 2008
まとめ
科学者たちは,適応性の高い材料を作成するために,海の皮を模倣したポリマーナノコンポジットを開発しました. これらの材料は,化学的または生理的な条件に曝露されたときに,硬さの有意で可逆的な変化を示します.
科学分野:
- バイオミメティック材料科学
- ポリマーナノコンポジット
- エキノダームのバイオメカニクス
背景:
- 海は,皮膚組織の硬さに対する驚くべき化学反応制御を示しています.
- この機械的適応性は,低モジュールマトリックス内の調節されたコラーゲン繊維の相互作用から生じるという理論があります.
- この生物学的メカニズムの理解は,高度なスマート素材の設計のための洞察を提供します.
研究 の 目的:
- 海の皮膚の調整可能な機械的性質を複製する合成ポリマーナノコンポジットを設計する.
- これらの生体模倣材料の化学反応性および生理的に適応可能な機械的振る舞いを調査する.
- 制御されたナノファイバーの相互作用により,引力モジュールの有意で可逆的な減少を証明する.
主な方法:
- ゴム状の宿主ポリマーと硬いセルロースナノファイバーを使用して,ポリマーナノ複合材料の製造.
- ナノ繊維の相互作用を媒介し,機械的変化を評価するために,ナノ複合材料を化学調節剤に曝露する.
- エミュレートされた生理学的条件下でモジュール変化のための特定の熱移行を持つ宿主ポリマーを使用します.
主要な成果:
- 化学薬品への曝露で引力モジュールが40倍 (例えば800〜20MPa) の可逆的な減少を示した.
- 模倣した生理学的条件下で熱反応性ポリマーを使用して,さらに大きなモジュール変化 (4200〜1.6 MPa) を達成しました.
- 調節可能な硬さを持つ材料を作成するためのバイオミメティックアプローチを検証しました.
結論:
- 開発されたポリマーナノ複合材料は,海の皮膚の適応力のある機械的性質を成功裏に真似しています.
- これらの材料は,化学反応と生理学的に引き起こされた硬さの変化を顕著に表しています.
- この研究は,さまざまな分野での応用を持つ高度な適応性のある材料を作成するための道を開きます.
