水蒸気を利用した結合交換性架橋樹脂の物性改質

― 高効率修復材料開発への新コンセプト ―

カテゴリ：プレスリリース｜2026年5月22日掲載
名古屋工業大学／科学技術振興機構（JST）

発表のポイント

●    結合交換性架橋樹脂のサスティナブル機能（リサイクルや修復性）をより効果的に発揮させるための新規指針を提案
●    親水性の高い結合交換ユニットを導入した分子設計に基づき、湿度（水蒸気）をトリガーとして結合交換速度が向上する新しい材料設計コンセプトを提示
●    熱×湿度（水蒸気）により、修復効率が大きく向上する次世代修復性材料への応用に期待

概要

結合交換性架橋樹脂（ビトリマー（＊1）と総称）は、熱硬化性樹脂（熱を加えると固くなる樹脂）・熱可塑性樹脂（熱を加えると柔らかくなる樹脂）の両長所を有する第三の樹脂として世界規模で注目を集めている新素材です。結合交換とは、樹脂を構成する高分子鎖の結合が外部刺激によって組み換わることを指します。結合交換性架橋樹脂は、架橋樹脂にもかかわらず、リサイクル性や修復性などのサスティナブル機能が発現するという特殊性があり、樹脂を対象とする学術界および産業界において、持続可能な社会の実現に向けて有用であると認識されています。サスティナブル機能の発現効率は、結合交換活性化状態での分子運動性（緩和速度）と相関することが知られており、緩和速度が速いほど、リサイクルや修復を短時間で行うことが可能になります。「材料強度を維持しつつ、いかに緩和時間を速くするか」という課題にアプローチした報告は多々ありますが、これまでは、利用する交換反応や網目構造設計などに焦点を当て、合成的手法に特化した知見が一般的でした。
名古屋工業大学生命・応用化学類の林幹大助教（研究当時、現所属：東京科学大学物質理工学院）らの研究グループは、東京大学物性研究所附属中性子科学研究施設の眞弓皓一准教授、大阪公立大学大学院工学研究科の鈴木祥仁准教授、滋賀県立大学工学部材料化学科の木田拓充講師との共同研究により、親水性の高い結合交換ユニットを導入した分子設計を基に、湿度刺激によって結合交換速度（緩和速度）が向上する新技術を開発しました（図1）。
本研究では、湿度（水蒸気）によって結合交換速度を高められることを見いだし、サスティナブル機能の発現効率を高め、機能発現のための処理時間を短縮できる可能性が示されました。水蒸気は、日常生活でも利用されているエコかつクリーンな刺激であり、樹脂の物性改質に利用する点においても重要な意義を有します。
本コンセプトは、熱と水蒸気を組み合わせることで修復効率が急激に上昇する修復性コーティングや修復性樹脂ガラスなどへの応用が可能であり、表面傷やひび、割れなどを熱と水蒸気の刺激によって即座に修復する材料の実現が期待されます。
本研究成果は、2026年5月19日に学術雑誌「Macromolecular Rapid Communications」にオンライン掲載されました。

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用語解説

（＊1）ビトリマー
分子網目構造の内部において、結合の組み換えが起きる機能性架橋樹脂の総称。なお、vitrimer（ビトリマー）はFonds ESPCI Parisの登録商標である。

論文情報

論文名：Unveiling Distinct Humidity Sensitivity of Relaxation Properties in Vitrimer-Like Materials with Hydrophilic, Bond Exchangeable Domains
著者名：Mikihiro Hayashi*, Maho Suzuki, Shinji Suzuki, Koichi Maumi, Yasuhito Suzuki, Shota Usukawa, Takumitsu Kida（*責任著者）
掲載雑誌名：Macromolecular Rapid Communications
公表日：2026年5月19日
DOI：10.1002/marc.70313
URL：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/marc.70313

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