脅威、液体から固体へ変化する新素材。発想は「真空パックのコーヒー」

カリフォルニア工科大学の研究チームが新たな素材を開発した。圧を加えることで、折りたたみ可能で液体にも似た状態から硬い固形状態へと変化する、鎖帷子のような素材だ。

この研究論文の責任著者で、カリフォルニア工科大学の機械工学・応用物理学Ｇ・ブラッドフォード・ジョーンズ寄附講座教授のキアラ・ダライオ氏は、素材の構造を説明するとともに、素材の応用性にも触れた。軍人が着用する外骨格型スーツや、怪我の治癒に合わせて硬さが変わるギプスや、その場で展開・硬化できる橋になる可能性も秘めているという。

「作りたかったのは、思いどおりに硬度を変えられる素材です」と、ダライオ教授は声明の中で述べた。「柔らかくて折りたたみ可能な状態から、硬く耐荷重性の高い状態へと自在に変化する。そんな素材を開発したかったのです」。
着想は真空パックから。中身はコーヒー豆でなく「ポリマー」

きっかけとなった発想は、我々にも馴染み深いものだ。

「真空パックされたコーヒーを思い浮かべてください。袋から空気を抜くと個々の豆が凝集（ジャミング転移）するため、開封前のパッケージは固体のように硬いですよね。しかし一度開封すると、凝集していた豆同士が離れて、液体のように別の容器に注ぐこともできるようになります」と、ダライオ教授は続ける。

ただし、この構造体の材料はコーヒー豆ではなく、ポリマーと金属だ。複雑に絡み合った連鎖を3Dプリンターで作り上げている。

「鎖帷子を応用したことで画期的なのは、粒子なのに引張荷重（※訳注：物を外側に引っ張る力）を支えられるようになった点です」と、同大学の機械工学教授のホセ・アンドラーデ氏は声明の中で述べている。「圧縮荷重に耐えられる紐（※訳注：圧縮荷重とは、物を内側に押す力。ここでは紐の両端から力を加えても縮まないことを指す）のようなものです」。

試験段階では、固形状態になった素材は自身の50倍以上の重量を支えることができた。現在、研究チームは固形状態から液体状態（または逆）へと変化させる方法を模索中だ。ダライオ教授は「パーカーの紐」のように、素材にワイヤーを通す方法などを検討している。

とはいえ、素材を医療現場に活かすには、まだしばらくかかりそうだ。実用化へ向けて、研究チームは構造体の小型化と改良を目指している。