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優れた特性を持つ高エネルギー密度の新規形状記憶ポリマー（2021年9月10日）

研究者たちは、従来のものに比べて約6倍のエネルギーを蓄えることができる形状記憶ポリマーを開発しました。

形状記憶ポリマーは、元の変形していない状態と、二次的な変形した状態を交互に繰り返します。変形状態は、ポリマーを引き伸ばすことによって生じ、動的結合ネットワークやひずみ誘起結晶化などの分子変化によって保持され、熱や光で元に戻ります。その後、蓄積されたエントロピーエネルギーが放出されることで、ポリマーは元の状態に戻ります。しかし、このようなポリマーにエネルギーを必要とする仕事をさせることは、科学者にとって難しいことでした。

Zhenan Bao准教授らは、安定した高伸長状態に伸長し、元の状態に戻るときに大量のエネルギーを放出できる、新しいタイプの形状記憶ポリマーの開発を目指していました。

研究チームは、ポリ（プロピレングリコール）ポリマーの骨格に、4,4′-メチレン・ビスフェニルウレアのユニットを組み込みました。もともとのポリマーの状態では、ポリマー鎖が絡み合って乱れていました。伸ばしていくと鎖が整列し、尿素基同士が水素結合を形成して超分子構造になり、高伸長状態が安定しました。加熱すると、この結合が切れてポリマーは収縮し、最初の無秩序な状態に戻りました。

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