名古屋大学の竹岡敬和准教授らのグループは、理化学研究所放射光科学研究センター、ユニチカ株式会社などと共同で、角膜の構造を模倣した、無色透明かつ高靭性を備えた材料を開発することに成功した。

 角膜は、ムコ多糖と水を主成分とした柔らかいゲルと、弾性体であるコラーゲン繊維からなる。角膜中でコラーゲン繊維は秩序ある状態で配列しているため、各コラーゲン繊維によって散乱された可視光は干渉によって相殺され、角膜は光学的に無色透明になる。一方で、柔らかいムコ多糖ゲルと弾性的なコラーゲン繊維の複合化によって高靱性化が実現されており、角膜は外膜として眼球内容を保護している。

 今回、これを参考に、柔らかな架橋高分子中に粒径の揃った直径約100nmの硬いシリカ微粒子を高濃度に分散させ、シリカ微粒子が秩序を有する状態で架橋高分子内に配列した複合エラストマーを作ったところ、光学的には無色透明になり、力学的には高靭性化することを発見した。シリカ微粒子を35vol%含有した複合エラストマーの破壊エネルギーは、シリカ微粒子を含まない系の約13.5倍にもなったという。

 本研究で得られたような光を通すことのできる複合エラストマーはこれまでになく、人の未来の生活を支えるために、今後の発展が期待される高度先進医療、フレキシブル(ウエアラブル)ディスプレイ、ソフトロボットなどの分野においても、有用な材料になると考えられる。

論文情報:【ACS Materials Letters】Highly Transparent and Tough Filler Composite Elastomer Inspired by the Cornea

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