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次世代モビリティ*1の軽量化を目的として构造部材のマルチマテリアル化*2が推奨され、将来的にはオールプラスチック化が予测されています。このため、部材の组立は现在のボルト?リベットなどを用いた接合技术から、高分子材料を用いた接着技术へ転换することが喫紧の课题となっています。モビリティ部材を接着技术だけで组み上げることが可能になれば、軽量化の実现、すなわち、燃费向上による省エネ化、低炭素化が加速できます。さらには、センサの小型化も进展しており、これらを自在に组み立てるための接着が可能となれば、モビリティの自动运転が飞跃的に进展し、安全?安心社会の推进へと大きく贡献できると期待されます。人命に関わるモビリティにおいて接着技术を导入するには、学理に基づく强度や耐久性の保証およびそれらに基づいた健全性や信頼性が求められます。しかしながら、现状では、実接着界面での破壊挙动の分子描像はもちろん、接着机构すら理解できていない状况です。

九州大学 大学院工学研究院／次世代接着技術研究センターの織田ゆか里 助教、田中敬二 教授らの研究グループは、接着現象を、分子中の官能基の配向状態から巨視的な力学強度までのマルチスケールな空間で、かつ、時間変化で包括的に解析し、その発現機構を明らかにすることを目的として、JST未来社会創造事業大規模プロジェクト型「界面マルチスケール４次元解析による革新的接着技術の構築」を遂行しています。同プロジェクトでは、高分子科学および先端計測を専門とする研究者と共同連携企業の連合体が特定先端大型研究施設などの支援の下、「接着現象」について界面の学理構築から社会実装までを展開しています。

本研究において、织田助教らは固体基板上に孤立して存在する高分子锁が、热処理とともにその形态を変化させ吸着していく様子を直接観察することに成功しました。従来は分光学的なデータから高分子锁の吸着现象を议论していましたが、本研究では原子间力顕微镜を用いて「直接観察」するとともに、分子动力学计算により形态変化がコンフォメーション*3転移であることを明らかにしました。この成果は、被着体上で接着剤が固化していく际の素过程に対応しており、界面コンフォメーションの络み合い制御方法を示唆していることから、接着强度や寿命予测の理解と设计に繋がることが期待されます。

本研究は、九州大学次世代接着技術研究センターの山本智 教授、大学院工学研究院の川口大輔 准教授、次世代接着技術研究センターの盛満裕真 博士と共同で行いました。

本研究成果は、２０２０年１２月１日午前１０時（英国時間）にScientific Reports誌のオンライン版で公開されました。

参考図
マイカ基板上に吸着した笔惭惭础锁の础贵惭像ならびに惭顿シミュレーションにより得られた分子锁のスナップショット。热処理の进行とともに、その局所コンフォメーションがループからトレインへと変化した。

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