昨今、脱炭素社会への実現に向け、石油原料を主に使用している樹脂に対し、メンテナンス性の軽減や材料の長寿命化などいった新たな価値観の創生が求められており、様々な研究開発が行われています。私達ユシロも脱炭素社会の実現に向けて、樹脂に対する「自己修復性」「強靭性の付与」という観点で研究開発を進めています。
ユシロが上市したWIZARDシリーズは、β‐シクロデキストリン（以下、β‐CD）をホスト分子に、アダマンタンをゲスト分子に採用し、「Host‐Guest相互作用（以下、ホスゲス）」を利用した超分子科学の技術を実装しています。具体的には、β‐CD環の空洞部分に立体的に収まることが可能なゲスト分子が、分子間相互作用の１つであるファンデルワールス力や疎水性相互作用などにより、ホスト分子とゲスト分子が立体的、物理的、可逆的に作用することができます。なお、私共はこの現象を「包接」と呼称しています。この包接は、結合力としては共有結合の1/100程度とされていますが、弱い結合力であっても分子内に上手く組み込むことで、共有結合のみで構成される従来の樹脂よりもむしろ強靭性を発現することを確認しています。
なお、β‐CDはトウモロコシ由来のデンプンを微生物酵素で分解、環化により生成される環状オリゴ糖であるため、カーボンニュートラルやSDGｓの観点において親和性の高い材料と言えます。
ユシロのWIZARDシリーズは、ホスゲスにより、切断傷を分子レベルで自己修復することができます。この自己修復は高温・高圧の環境やレーザー照射のような特殊な外部要因を必要とせず、さらに短時間で修復可能であり、市販されている自己修復材料はユシロのWIZARDシリーズが世界初です！
【WIZARD GEL®】
WIZARD GEL®は水分を含んだやわらかな材料（ハイドロゲル）です。モノマー液製品を提供しており、ユーザーにて好きな形のポリマーゲルを作製することができます。得られたポリマーゲルはホスゲスによる自己修復性はもちろん、優れた伸縮性・耐圧性や、ユシロ独自の乾燥防止技術により、ハイドロゲルにも関わらず乾きにくい性質が備わっています。
自己修復性 ：切断後の引張強度回復率が60%以上（新品対比）。他の材料には見出せない回復率を有します。
伸縮性 ：800%～1000%
耐圧性 ：2,000ｋｇ/ｃｍ²
耐乾燥性 ：重量変化＜20wt%（年単位で形状維持が可能。60％RHで継続的に成形直後の状態を維持）
これらの用途は現状、医療関連分野での検討が進められています。今後、さらに幅広い分野でご活用頂ける様、ニーズ探索・製品改良を進めています。
Host-Guest相互作用（ホスゲス）のイメージ
【WIZARD ELASTOMER®】
WIZARD ELASTOMER®は、溶媒を含まないゴムライクな自己修復性ポリマーです。WIZARD GEL®と同様のメカニズムでホスゲスにより自己修復やWIZARD GEL®同様の高伸縮性も備わっています。異なる点としては、WIZAER GEL®よりも硬化後の硬さが硬く、疎水性の材料で構成されているため耐水性や、溶媒を含まないため絶縁性を有します。
主鎖となるアクリル系モノマー、光重合開始剤を含むUV硬化型の液体製品を提供しており、光照射タイプの3Dプリンターでも造形可能です。WIZARD ELASTOMER®のラインアップは、2種の硬さ（ゴム硬度計A型で30point、85point）、2種のUV波長（365nm、405nm）に対応した4製品を取り揃えています。
自己修復性：切断後の引張強度回復率が60%（新品対比）。他の材料には見出せない回復率を有します。
伸縮性 ：800%～900%
耐水性 ：重量変化＜2wt%（1週間水に浸漬した場合）
造形実績のある3Dプリンタ ：MUTOH製、ANYCUBIC製、ELEGOO製 他
今までの考え方においては「ホスゲスによる包接と乖離を利用した自己修復」であれば、硬度が高くなるほど分子運動性が低下する為、極端に高硬度の材料での設計は困難。また、化学架橋剤とホスゲス（包接による架橋剤）を併用すると、化学架橋の特色が前面に出てしまい、自己修復性が発現しにくい傾向になる。 とされておりました。しかしながら、ユシロでは様々なお客様のニーズを受け、ゴム硬度計A型で85point以上の硬度で、化学架橋剤とホスゲスの配合比率を最適化し自己修復性を発現する高硬度のエラストマー材料の開発に成功しました。さらに、ゴム硬度計D型（A型よりも硬い材料を計測することができます）で60point程度の材料で自己修復性を確認することができました。こうした開発実績からWIZARD ELASTOMER®は大学研究機関で精力的に研究が進められているソフトロボティクス分野でシリコーンに代わる材料として研究に利用されています。
今回ご紹介したホスゲス（本名：Host‐Guest相互作用）は、WIZARD GEL®やWIZARD ELASTOMER®だけに限られたものではなく、世の中で使用されているあらゆる樹脂材料への応用も可能です。その名もWIZARD PLUS®というユシロの産み出すキーのマテリアルを添加剤として販売しています。皆様が使用されている樹脂材料にもユシロのホスゲス（Host-Guest）を入れてみませんか？
3Dプリンターで造形したWIZARD ELASTOMER®
