科学技術振興機構の広報誌「JSTnews」 第40回

【JSTnews10月号掲載】NEWS&TOPICS　戦略的創造研究推進事業 さきがけ／研究領域「 物質探索空間の拡大による未来材料の創製」　研究課題「 電場による非平衡反応場を利用した合成化学」

抗菌・抗ウイルス性のある「人工ヘチマスポンジ」を開発

　少ない資源量で大きな物体を作ることができる低密度・多孔質ポリマーは、持続可能な未来の実現において重要だと目されています。しかし既存の人工多孔質ポリマーは乾燥状態でも力学強度が小さく、もろいことが難点でした。

　東京大学大学院工学系研究科の伊藤喜光准教授らの研究チームは「ヘチマスポンジ」に似た3次元の網目構造を持ち、乾燥状態での密度が通常のポリマーの半分程度の薄膜を開発しました。材料の硬さを表すヤング率は通常の樹脂の約3～4倍。これほど強靭（きょうじん）な人工の多孔質ポリマー材料は、特殊加工された繊維を除けば史上初ということです。

　市販の安価な試薬であるレゾルシノール（C₆H₆O₂）とホルムアルデヒドの水溶液に電極を入れ、5ボルトの電圧をかけると、正極の表面全体を均一に覆う形で重合反応が進行。厚さ70ナノメートル（ナノは10億分の1）の薄膜が無欠陥で生成されます。反応が進む際には、溶液中のモノマーとポリマーが共に負に帯電し、正極上に集積します。モノマーやポリマーは電荷によって互いに反発し合うため、隙間が生まれて多孔質化する仕組みです。

　この薄膜は、軽量・超強靭であるだけでなく、アルカリ性溶液の中では柔らかく膨らむ性質のほか、抗菌・抗ウイルス性を併せ持っています。水溶液のpHに応じて物質透過のオン・オフを自動的に切り替えるスマート膜分離への応用や、感染防止フィルターへの展開なども見込まれます。

レゾルシノールとホルムアルデヒド（HCHO）の混合水溶液に電圧をかけると正極に薄膜が集積する。この際、負電荷同士の反発により、隙間が形成されて3次元の網目構造になる。

■関連サイト

• JSTNews最新号
• 科学技術振興機構（JST）