作為黏合劑廣泛使用的環氧樹脂在固化時會因體積收縮而產生應力，進而導致形成裂紋和空隙。此前認為，在環氧基與氨基形成網絡式結構的過程中，運動性受到抑制是導致收縮的原因。
九州大學研究生院工學府研究生紺谷藍、研究生德永惇、綜合新領域學府研究生宮下剛、研究生院工學研究院的春藤淳臣教授、新一代黏接技術研究中心的山本智教授、研究生院工學研究院應用化學部門的田中敬二主幹教授等人組成的研究團隊，以模型環氧樹脂為對象，結合體積收縮測定、廣角X射線散射測定和全原子尺度分子動力學模擬，詳細解析了宏觀收縮行為與分子水平結構變化之間的關係。結果發現，材料整體的體積收縮主要發生在凝膠化之前，凝膠化後則會被顯著抑制，而分子間距離和自由空間在凝膠化後仍持續變化。相關成果已發表於《Communications Materials》。
圖1 研究概要圖（圖片提供：九州大學）
熱固型樹脂固化過程中的分子圖像。（從左至右）反應前的液體狀態、凝膠化前的緻密化狀態、凝膠化狀態、凝膠化後的約束狀態。圖中虛線對應體積收縮前的體積，凝膠後約束狀態下的箭頭表示分子相關性。
這一發現顛覆了「固化收縮直接反映分子結構變化」這一既往認知，首次實證了以凝膠化為分界點，「宏觀緻密化」與「結構重排」是分離的。研究還特別提出了凝膠化之後在網絡式結構約束作用下局部結構重排佔據主導地位的新的分子模型。
上述成果有望加深對熱固型樹脂固化收縮及其伴隨的內部應力產生機制的理解，並加速面向異種材料黏合劑性能提升的分子設計。
起初曾懷疑實驗結果有誤
春藤教授表示：「初次看到實驗結果時，我曾懷疑測定本身是否存在錯誤。透過分子動力學計算再次驗證，並且重新開展測定之後，才終於得到能夠令人信服的結論。希望透過深化本質層面的理解，實現黏合劑可靠性的提升。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Communications Materials
論文：Decoupling between macroscopic densification and molecular structural evolution across gelation in cross-linked polymer networks
DOI：10.1038/s43246-026-01353-0
