[スポンサーリンク]

スポットライトリサーチ

き裂を高速で修復する自己治癒材料

[スポンサーリンク]

第139回目のスポットライトリサーチは、物質・材料研究機構(NIMS) 構造材料研究拠点 長田 俊郎主任研究員にお願いしました。

長田先生の研究グループでは、マルチスケールでの組織・強度設計による次世代耐熱材料の創生を一大テーマとして研究が行われています。さらに、自己治癒可能な丈夫な物質の創生についての研究も積極的に行われています。今回ご紹介する内容は、自己治癒出来るセラミックス材料の創出です。研究成果がプレスリリースとして取り上げられていましたので、インタビューさせていただきました。論文は以下のリンクから読むことが出来ます。

A Novel design approach for self-crack-healing structural ceramics with 3D networks of healing activator

T. Osada, K. Kamoda, M. Mitome, T. Hara, T. Abe, Y. Tamagawa, W. Nakao, T. Ohmura

Scientific Reports 2017, 7, 17853. DOI: 10.1038/s41598-017-17942-6

それではご覧ください!

Q1. 今回のプレス対象となったのはどんな研究ですか?

高速でき裂を治癒できる新たな構造用セラミックスの開発に成功しました。軽くて耐熱性に優れた自己治癒セラミックスは、航空機エンジン用タービン材料として長年注目されてきました。本研究では、未解明だった自己治癒機構の解明を通して、治癒活性相3Dネットワークという新たな設計概念を提案しました。これにより、航空機エンジンタービンの稼働温度の一つである1000℃という温度域で、従来比6万倍の速度であるわずか1分で、き裂治癒できるようになりました。耐熱材料の使用環境は高温です。また、飛行機のフライト時間は国内線ではわずか数時間です。この様な材料の”生きる環境”において、損傷を高速で治癒するために必要な指針を構築できたことは、脆性材料であるセラミックスの用途拡大に大いに貢献できると期待しています。

図 骨の治癒をヒントに開発した新規自己治癒セラミックス(a)緻密骨中の骨細胞とそのネットワーク構造の模式図(b)き裂進展経路に配置した治癒活性相(MnO)の3Dネットワークと治癒前後のき裂の様子(c)航空機タービン中の燃焼ガスを模擬した市販ガスライターで治癒する様子。

Q2. 本研究テーマについて、自分なりに工夫したところ、思い入れがあるところを教えてください。

物質科学(Material Science)と工学(Engineering)を融合し、物質・材料研究の新たな可能性を示したい!という思いで長い地道な実験をしてきました。このため、骨の治癒から着想するという基礎科学的な側面と、航空機エンジン部材としての可能性を見出すという工学的な側面を常に意識しながら、様々な工夫をしてきました。その一つが、当時は誰も成功していなかったナノ・ミクロレベルの構造解析による自己治癒機構の解明です。最終的に、一般論文誌の中に、骨の模式図と航空機エンジンの模式図を同時に示せたことが、Material Science & Engineeringに携わる若手研究者として最も思い入れのある成果となりました。

Q3. 研究テーマの難しかったところはどこですか?またそれをどのように乗り越えましたか?

仮説の証明と特許出願です。まず、人工材料である自己治癒セラミックスにも、骨の治癒における炎症・修復・改変期のような、3つの素過程が存在するという仮説を証明することが最も難しい取り組みでした。それには治癒物質のナノレベルの構造解析と熱力学平衡計算の連携が不可欠でした。幸いにも、それぞれの分野で世界第一線で活躍するNIMSの先輩研究者たちが、力を貸してくれました。特に、治癒活性相3Dネットワークが高速化に寄与していることは、NIMSにある当時世界最高の検出効率を誇ったSTEM-EDS装置が無ければ証明できませんでした。もう一つ、NIMS研究者として重要なことに特許出願があります。論文を出す前に、国内・国際特許の出願を何年も待つことは、非常に苦しい忍耐のいることでした。共著者の学生・諸先輩方が、一緒に耐えてくれたことで、何とか乗り越えることができました。

Q4. 将来は化学とどう関わっていきたいですか?

構造材料において、例えば高温酸化のような化学反応は材料の劣化そのものです。一方で、我々の体の主要な力学構造材料である緻密骨は、骨折後様々な物質を動員し、複数の化学反応を適切な時期と場所に誘発することで損傷を治癒し、100年以上の寿命を持ちます。これは、”室温・大気中で生きる”ために進化した結果であり、自然界の知恵と言えるでしょう。自然から学び、化学反応をうまく活用することで”損傷と共に生きる”人工材料の開発に微力ながら貢献できたらと思います。

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

自己治癒材料という言葉は、一昔前はSFの世界だけの言葉でした。しかし、現在では学問として確立しつつあります。若い読者の皆さん、特に中学・高校生の皆さんにもし興味を持っていただけたのなら、将来、自己治癒材料の開発に力を貸してくれたら幸いです。物質・材料研究の発展には私よりもずっと若い人たちの柔軟な発想が最も重要です。現場で楽しみにして待っています!

関連リンク

プレスリリース(横浜国立大学・NIMS)

長田先生のプロフィール(NIMS)

研究者の略歴

長田 俊郎(おさだ としお)

所属:物質・材料研究機構(NIMS) 構造材料研究拠点 主任研究員

研究テーマ:自己治癒材料、Ni-Co基超合金、航空機タービン用耐熱材料

経歴

2007年   日本学術振興会特別研究員(DC2)

2009年   横浜国立大学 大学院博士課程後期修了 博士(工学)取得

2009年   物質・材料研究機構 NIMSポスドク研究員

2012年   横浜国立大学 特任教員(研究教員)

2013年   物質・材料研究機構 研究員を経て現職に至る。

2016年   日本学術振興会海外特別研究員(デルフト工科大学 客員研究員)

Orthogonene

投稿者の記事一覧

有機合成を専門にするシカゴ大学化学科PhD3年生です。
趣味はスポーツ(器械体操・筋トレ・ランニング)と読書です。
ゆくゆくはアメリカで教授になって活躍するため、日々精進中です。

http://donggroup-sites.uchicago.edu/

関連記事

  1. メーカーで反応性が違う?パラジウムカーボンの反応活性
  2. (−)-Salinosporamide Aの全合成
  3. で、その研究はなんの役に立つの?
  4. ACD/ChemSketch Freeware 12.0
  5. 祝100周年!ー同位体ー
  6. 中学入試における化学を調べてみた
  7. 個性あるジャーナル表紙
  8. 免疫/アレルギーーChemical Times特集より

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. ACS Macro Letters創刊!
  2. カゴ型シルセスキオキサン「ヤヌスキューブ」の合成と構造決定
  3. 第18回ケムステVシンポ『”やわらか電子材料” 有機半導体の世界』を開催します!
  4. ペイン転位 Payne Rearrangement
  5. 国際化学オリンピックのお手伝いをしよう!
  6. 浜松ホトニクス、ヘッド分離型テラヘルツ波分光分析装置を開発
  7. シュプリンガー・ネイチャーより 化学会・薬学会年会が中止になりガッカリのケムステ読者の皆様へ
  8. N-ヘテロ環状カルベン / N-Heterocyclic Carbene (NHC)
  9. チオール-エン反応 Thiol-ene Reaction
  10. センチメートルサイズで均一の有機分子薄膜をつくる!”シンプル イズ ザ ベスト”の極意

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2018年2月
« 1月   3月 »
 1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728  

注目情報

注目情報

最新記事

湾曲したパラフェニレンで繋がれたジラジカルの挙動  〜湾曲効果による電子スピン状態の変化と特異性〜

第342回のスポットライトリサーチは、広島大学大学院 先進理工系科学研究科・宮澤友樹 さんにお願いし…

第165回―「光電変換へ応用可能な金属錯体の開発」Ed Constable教授

第165回の海外化学者インタビューは、エドウィン(エド)・コンステイブル教授です。バーゼル大学化学科…

MEDCHEM NEWSと提携しました

「くすり」に関係する研究者や技術者が約1万7専任が所属する日本薬学会。そ…

抗体を液滴に濃縮し細胞内へ高速輸送:液-液相分離を活用した抗体の新規細胞内輸送法の開発

第341回のスポットライトリサーチは、京都大学 薬学研究科(二木研究室)博士後期課程1年の岩田恭宗さ…

革新的なオンライン会場!「第53回若手ペプチド夏の勉強会」参加体験記

夏休みも去って新学期も始まり、研究者としては科研費申請に忙しい時期ですね。学会シーズン到来の足音も聞…

実験手袋をいろいろ試してみたーつかいすてから高級手袋までー

前回は番外編でしたが、試してみたシリーズ本編に戻ります。引き続き実験関係の消耗品…

第164回―「光・熱エネルギーを変換するスマート材料の開発」Panče Naumov教授

第164回の海外化学者インタビューは、パンチェ・ナウモフ教授です。大阪大学大学院工学研究科 生命先端…

SNS予想で盛り上がれ!2021年ノーベル化学賞は誰の手に?

今年もノーベル賞シーズンの到来です!化学賞は日本時間 10月6日(水) 18時45分に発表です。昨年…

カーボンナノチューブ薄膜のSEM画像を生成し、物性を予測するAIが開発される

先端素材高速開発技術研究組合(ADMAT)、日本ゼオンは産業技術総合研究所(AIST)と共同で、NE…

ケムステ版・ノーベル化学賞候補者リスト【2021年版】

各媒体からかき集めた情報を元に、「未来にノーベル化学賞の受賞確率がある、存命化学者」をリストアップし…

Chem-Station Twitter

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP