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柔軟な未来をもたらす形状変化プラスチック

スペースと重量に制限がある中で、火星に行くとしたら何を持って行きますか? 理想的なオプションは、想像するあらゆるオブジェクトに形状を変換できる単一のマテリアルかもしれません。朝になると、その材料を成形して食事用の道具を作ることができます。 朝食が終わったら、フォークとナイフをスペードに変えて、火星の庭の手入れをすることもできます。 そして、赤い惑星のハッピーアワーになると、そのスペードが火星のビールのカップになるかもしれません。SF のように聞こえるものは、おそらく現実に一歩近づいています。 シカゴ大学プリツカー分子工学部の研究者らは、熱で硬化させ、その後、焼き戻しとして知られる急速冷却で固定できる特性を備えた新しいタイプのプラスチックを開発した。 従来のプラスチックとは異なり、この材料は室温に戻してもこの剛性を維持します。木曜日にサイエンス誌に掲載されたこの研究結果は、宇宙飛行士が宇宙に向かう際の荷物の積み方を変える日が来るかもしれない。「さまざまなプラスチックをすべて持ち歩くのではなく、この 1 つのプラスチックを持ち歩き、必要に応じて必要な特性を与えるだけです」とシカゴ大学の化学者であり、新しい研究の著者であるスチュアート・ローワン氏は述べています。 。しかし、この素材が役立つのは宇宙だけではありません。 ローワン博士のチームは、海や戦場など、資源が不足する他の環境でもその可能性を見出しています。 また、ソフトロボットの製造やプラスチックリサイクルの改善にも使用できる可能性がある。「私たちは皆、日常生活の中でプラスチックに依存しています」とシカゴ大学の化学工学者であり、新しい研究の著者であるシュライシュ・パテル氏は述べた。 しかし、たとえば発泡カップ、ゴミ袋、眼鏡レンズなどはすべて、異なる特性を持つプラスチックを必要とします。一方、さまざまなニーズに合わせて単一の材料を作成できるため、「プラスチックの製造方法が簡素化されます」とパテル博士は述べました。 また、リサイクル時にすべてのアイテムをまとめて処理できるため、プラスチックがより持続可能になります。 リサイクルによって再利用されるのはほんの一部に過ぎない場合、プラスチックは分別する必要があると同氏は説明した。現代のプラスチックは永久に結合した分子の鎖でできているため、分解するのが困難です。 しかし、シカゴの研究者らは、彼らの新しい材料は「多能性」（幹細胞の一般的な特性を表すために通常使用される用語）、つまり熱を使用して切断したり再形成したりできる結合で構成されていると述べています。これらは、鍛冶屋が炉の中で鋼を焼き戻す、つまり徐々に加熱してから急速に冷やす方法からインスピレーションを受けました。 ただし、金属とは異なり、プラスチックは軽量で、オーブンやコンロで達成可能な温度で成形できます。研究者らは、赤みがかった半透明のプラスチックを華氏140度から230度の温度に加熱し、冷凍庫に入れて急速に冷やした。 低温で焼き戻すと、より多くの分子結合が形成され、プラスチックがより硬くなります。 しかし、温度が高くなると、材料はより柔らかくなり、粘着性が高くなります。研究チームはプラスチックを成形して、瓶からピーナッツバターをすくえるほど硬いスプーンと、チーズをつかめるフォークを成形した。 また、2 枚のガラスを貼り合わせるのに十分な強度の接着剤と、おもちゃの機械にあるような小さな爪も作りました。ノースウェスタン大学の化学者、ジュリア・カロウ氏は、この研究には関与していないが、『サイエンス』誌に結果についての見解を寄稿しており、単一の材料でさまざまな特性を達成できるというアイデアはユニークで刺激的だと感じた。 「この特性を達成するのに役立つ可能性があることがわかったので、他の多くの研究者がその目標を達成するための新しい方法を見つけるよう刺激されるでしょう」と彼女は言いました。第一世代の多能性プラスチックには限界があります。 研究チームは、この材料は少なくとも7回は再加工でき、少なくとも1か月間その形状を維持できることを示しているが、その保存期間については不確実性がある。「それらはまだ汎用プラスチックのドロップイン代替品にはなりません」と、この研究の実験を主導したシカゴ大学の大学院生ニコラス・ボイントン氏は言う。 この素材は、たとえばビニール袋のような丈夫さにも、輪ゴムのような弾力性にもまだ達していません。「私たちはまだその目標に達していませんが、かなり近づいています」とボイントン氏は語った。 「この膨大な範囲にアクセスできる 1 つの素材があることが、現時点で本当にエキサイティングなことだと思います。」 #柔軟な未来をもたらす形状変化プラスチック