高分子：メカノフォア架橋によるポリマーのバリスティックエネルギー散逸の増強
Nature 654, 8117 doi: 10.1038/s41586-026-10557-w
機械的破壊は、構造用途、防護用途、コーティング用途に用いられるプラスチックにとって著しい制限となる。特に、高速変形下での穿孔は、従来の分子設計を通して軽減することが困難である。架橋は、高分子（ポリマー）の熱的安定性や化学的安定性の向上に広く用いられているが、機械的変形下では一般に材料が脆くなるため、耐衝撃性と機能寿命が制限される。この安定性と靭性の間の基本的なトレードオフを克服することは、依然として中心的課題となっている。今回我々は、力に敏感な少量のメカノフォアを架橋点として一般的なポリマーに埋め込むことによって、このトレードオフを根本的に逆転させ、バリスティックエネルギー散逸が大幅に高まった材料を作り出せることを実証する。我々は、107 s−1を超えるひずみ速度において、メカノフォアによって架橋されたネットワークが、従来の熱硬化性樹脂よりも最高で約115％大きなエネルギーを吸収し、非架橋の熱可塑性樹脂をも上回ることを示す。我々は、この挙動が、力および断熱昇温によって駆動される局所的な熱硬化から熱可塑への転移に起因するものと考える。この過程では、選択的なメカノフォアの結合開裂が衝撃部位における粘塑性変形を促進する一方、周辺領域におけるネットワーク完全性は維持される。我々は、この戦略の普遍性を、ガラス状ポリスチレンとゴム状スチレン–ブタジエン–スチレン・トリブロック共重合体の両方で実証した。これらの結果は、メカノフォア架橋が、汎用ポリマーを耐衝撃材料に変換するための設計原理となることを立証するとともに、高分子メカノケミストリーと極端速度材料挙動の交差領域において道筋を開くものである。
