Research press release

【材料】ウェアラブルデバイスのための伸縮可能な基板

Nature Communications

Materials: Stretchable substrates for wearable devices

伸縮可能で、硬度のきわめて高い領域が点在する複合材料を作製する方法について報告する論文が、今週、掲載される。この複合材料は、長さを最大350%伸ばすことができる一方で、点在する高硬度領域は、その影響を受けない。この新しい複合材料は、フレキシブルな太陽電池やウェアラブルな電子デバイスへの道を開く可能性がある。

異なる硬度の領域が点在する材料は望ましいとされるが、硬度の異なる2つの領域の境界が弱点になることが多い。硬い領域から柔らかい領域へスムーズに転移する材料(例えば、骨と腱の接合部)が自然に存在するが、この挙動を実験室内で複製することは困難な課題となっている。今回、A Studartたちは、層単位の階層的アプローチを用いて、この新材料を生産した。この材料には、柔らかい伸縮可能な領域の最大10,000倍の硬度を有する剛性領域が含まれている。Studartたちは、点在する硬い領域に電子部品を取り付けることができ、その性能は引き伸ばしによっても影響を受けないことを明らかにした。

Studartたちは、これらの材料を人工軟骨や高強度の入れ歯などの人工生体材料にも利用できる可能性があると考えている。

A strategy for making stretchable composite materials with regions of extreme hardness is reported in Nature Communications this week. These composites can be stretched up to 350% in length while the “stiff islands” are unaffected, and they may pave the way for flexible solar cells or wearable electronic devices.

Materials which have regions of varying hardness are desirable but often have weak points where two areas meet. Although nature can produce materials with smooth transitions between hard and soft regions, such as the connections between tendons and bones, it remains difficult to replicate this behaviour in the lab. Andre Studart and his colleagues use a layer-by-layer hierarchical approach to manufacture their material, which contains stiff regions up to 10,000 times harder than the soft, stretchable areas. They show that they are able to mount electronic components on the stiff islands, and their performance is undisturbed by stretching.

The authors suggest that these materials may also be used as artificial biomaterials, such as synthetic cartilage or stronger false teeth.

doi: 10.1038/ncomms2281

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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