大阪大學研究生院理學研究科的和田拓真碩士生（研究當時）、山岡賢司助教、高島義德教授等人組成的研究團隊，通過控制聚合物界面處的主-客體錯合物的形成，開發出了一種可通過外部刺激實現易剝離與再粘著的新型聚合物粘接材料。研究還通過在奈米尺度下視覺化粘接界面，全球首次揭示了「錯合物的形成抑制聚合物鏈的擴散，粘接強度反而增強」這一看似矛盾的現象。本次研究開發的粘接技術作為一種可按需分解且可重複使用的黏合劑，能夠通過減少組裝時的不良品來改善成品率，以及實現複材產品使用後的分類回收與再利用，有望為實現資源循環型社會做出貢獻。相關研究成果已發表在期刊《Advanced Materials》上。

圖1．(a)主體聚合物及客體聚合物的化學結構。（b）反復粘接與剝離時粘接強度的變化。（c）通過添加和去除競爭抑制分子（甲苯）來控制粘接強度（供圖：大阪大學）

「粘接」是支撐所有產業的基礎技術，在日常生活中也已成為不可或缺的存在。為實現循環型社會，目前亟需可回收的粘接及重複利用的粘合技術，但傳統黏合劑大多「粘接牢固卻難以剝離」，使得回收、維修及零部件更換面臨困難。

主-客體錯合物因其分子選擇性與刺激響應性，一直被期待應用於易剝離粘接（粘接牢固，但可在需要時剝離）領域，但為何能實現反復粘接與剝離，其中的作用機制尚未得到闡明。特別是在粘接機制方面，分子再結合與聚合物鏈的擴散（交互擴散）被認為是其中的機制，但二者中哪一種對粘接力起到作用，此前並不明確。

研究團隊此前通過控制聚合物界面處的主-客體錯合物的形成，開發出了可通過外部刺激實現易剝離與再粘接的新型聚合物粘接材料。此外，還利用中子反射率法在奈米尺度下觀察粘接界面，全球首次闡明瞭「錯合物形成會抑制聚合物鏈擴散，但粘接強度反而增強」這一看似矛盾的現象。

在本次研究中，研究團隊通過優化化學組成、調節聚合物的運動性，實現了對粘接界面處的主-客體錯合物形成的控制。主體聚合物與客體聚合物即便反復進行5次粘接與剝離，仍維持了90%的粘接強度。此外，團隊還通過使用可使主-客體錯合物解離的競爭抑制分子（甲苯），達成了對粘接強度的控制。添加競爭抑制分子時，粘接強度會降至原來的15%，可實現輕鬆剝離；去除競爭抑制分子時，粘接強度恢復至76%，並能夠再次粘接。

本次研究開發的粘接材料不僅使已粘接部件的分類回收成為可能，黏合劑本身也可重複利用與回收再利用。作為一種可按需分解且可重複使用的黏合劑，該材料可通過製造工序來改善成品率、提高回收效率、減少廢棄物等，促進實現資源循環型社會的構建與經濟價值的雙重目標。

高島教授表示：「我們在聚合物之間的界面上成功實現了長期以來未能達成的、通過主-客體錯合物形成介導的粘接。此次的研究成果凝聚了材料研究的樂趣——控制不可見分子實現功能表達。期待該成果能為基於分子水平設計的新一代材料的創製提供助力。」

原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部

【論文資訊】
期刊：Advanced Materials
論文：Supramolecular Interface Engineering via Interdiffusion for Reusable and Dismantlable Polymer Adhesion
DOI：doi.org/10.1002/adma.202507939