低密度、多孔聚合體可通過少量資源構建大體積物體,因而在實現可持續發展中具有重要的應用價值。然而,現有的人工多孔聚合體在乾燥狀態下普遍存在力學強度低、易碎等問題,這成為制約其發展的技術瓶頸。
東京大學研究生院工學系研究科的伊藤喜光副教授等人的研究團隊,成功開發出了一種類似「丝瓜络」三維網狀結構、且在乾燥狀態下密度僅為普通聚合體一半的薄膜。該材料的楊氏模數(反映材料剛度)達到普通樹脂的3~4倍。據稱,除經過特殊加工的纖維外,這種堅韌的人工多孔聚合體材料,在史上尚屬首次研發成功。
 
將間苯二酚(Resorcinol)與甲醛(HCHO)的水溶液混合後施加電壓,薄膜會在正極積聚。在此過程中,由於負電荷間相互排斥,形成空隙,進而構築出立體網狀結構。
在市售的廉價試劑間苯二酚(C₆H₆O₂)與甲醛的水溶液中放置電極,並施加5伏電壓,聚合反應會以均勻覆蓋正極表面整體的形式進行。最終生成厚度為70奈米(1奈米為十億分之一米)的無缺陷薄膜。在該反應過程中,溶液中的單體與聚合體均帶負電荷並在正極聚集。由於單體與聚合體會因電荷作用相互排斥,薄膜中便會產生空隙,從而形成多孔結構。
這種薄膜不僅輕量且極為堅韌,還具有在鹼性溶液中柔軟膨脹的特性,同時兼具抗菌與抗病毒性。未來有望應用於可根據水溶液的pH值自動切換物質滲透開關的智慧膜分離技術,以及用於防感染過濾器等領域。(TEXT:中條將典)
原文:JSTnews 2025年10月號
翻譯:JST客觀日本編輯部








 
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                        