「ガラス状ゲル」は、強くて伸縮性があり粘着性のある新しい種類の材料です。

イオン性溶媒とポリマーから作られた超弾性の自己修復性「ガラス状ゲル」は、将来的には 3D プリントやソフト ロボットの主要コンポーネントになる可能性がある。この新しい種類の材料は、50 ～ 60 パーセントが液体であるにもかかわらず、乾燥したり蒸発したりせず、非常に大きな圧力に耐えることができ、破損することなく元の形状の 5 倍まで伸びる。

何年も前に、多くの人が硬くて丈夫なコンタクトレンズを捨てて、ジェルベースのオプションを選んだのは、かなり理解できる理由からだ。より柔らかく、液体を注入したジェルポリマーは、ガラス製のものよりはるかに快適で通気性に優れている。しかし、最近の研究室での実験の後、ノースカロライナ州立大学の研究者は、両方のオプションの最高の特性のいくつかを組み合わせた新しい材料クラスを開発した。

6月19日にネイチャー誌に掲載された研究で詳述されているように、これらのガラス状ゲルは独特の接着性も持ち、同様の物理的特性を持つ一般的なプラスチックよりも効率的に電気を伝導します。開発者によると、比較的単純な製造プロセスにより、ガラス状ゲルはあらゆる型や3Dプリンターを使用して硬化できるとのことです。

「同様の機械的特性を持つプラスチックのほとんどは、製造業者が原料としてポリマーを作り、そのポリマーを別の施設に輸送し、そこでポリマーを溶かして最終製品に成形する必要がある」と、ノースカロライナ州立大学の化学・生体分子工学教授で論文責任著者のマイケル・ディッキー氏は付随する発表で述べた。

しかし、ガラスゲルを作るために、ディッキー氏と共同研究者はガラスポリマーの液体前駆体をイオンから作られた液体溶媒と混合し、この溶液を型に流し込み、紫外線で硬化させた。

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「通常、ポリマーに溶媒を加えると、溶媒がポリマー鎖を押し広げ、ポリマーを柔らかく伸縮性のあるものにします。これが、濡れたコンタクトレンズが柔軟で、乾いたコンタクトレンズが柔軟でない理由です」とディッキー氏は説明します。「ガラス質のゲルでは、溶媒がポリマーの分子鎖を押し広げ、ゲルのように伸縮性を持たせることができます。しかし、溶媒内のイオンはポリマーに強く引き付けられ、ポリマー鎖が動くのを妨げます。」

この動きのなさによって、ゲルはガラス状で硬くなりますが、必要なときには伸縮性があります。ガラス状ゲルを作るのに複数のポリマーを使用できますが、ディッキー氏は、イオン液体に引き付けられるため、荷電ポリマーまたは極性ポリマーが最も効果的であるとも指摘しました。しかし、研究者たちはそのようなイオンの引力がどのように機能するかはわかっていますが、ガラス状ゲルがなぜ粘着性を持つのかは、いまだに謎に包まれています。

「それはおそらく最も興味深い特徴です」とディッキー氏は言う。「… 硬くて伸縮性のある理由は分かっていますが、なぜ粘着性があるかは推測することしかできません。」

まだ開発の初期段階ではありますが、チームはガラス状ゲルが製造やエンジニアリングの用途で大きな可能性を秘めていると確信しており、積極的に新しい協力者を探しています。