2025年7月8日
北海道大学
富山大学
ポイント
●柔らかい物質と堅い物質を混ぜると、堅くて壊れづらい強靭な物質ができる仕組みを解明。
●強靭な物質を作るための最も有効な柔らかい物質と堅い物質の混合比を明らかに。
●強靭な人工軟骨、ゴム、セラミックスなどの多様な材料開発への貢献が期待。
概要
北海道大学大学院先端生命科学研究院 先端融合科学研究部門の田 富成研究員と龔 剣萍教授、富山大学学術研究部理学系数理情報学プログラムの佐藤勝彦特命教授らの研究グループは、物質が強度（堅さ）と靭性（壊れづらさ）とを同時に持つための仕組みを、線形弾性体モデルと数値計算とによって解き明かすことに成功しました。この理論によって、何故、柔らかい物質と堅い物質とを混ぜると強靭な物質ができるのか、またどのような比で混ぜると最も強靭になるのかということが明らかになりました。得られた知見によって様々な強靭な物質を作成する工程が著しく簡略化される可能性があります。強靭な人工軟骨、ゴム、セラミックス材料などの作成に繋がり、再生医療から工業材料に至るまで、広範な分野への貢献が期待されます。
なお、本研究成果は日本時間2025年7月3日（木）公開の「The Proceedings of the National Academy of Sciences（PNAS）」にオンライン掲載されました。
論文名：Fundamental toughening landscape in soft-hard composites: Insights from a minimal Framework（ソフト-ハード複合材料における基本的な強化メカニズム：最小限のフレームワークからの洞察）
URL：https://doi.org/10.1073/pnas.2506071122
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（A）混合材料の破壊計算に用いるサンプル形状。
（B）混合材料における柔らかい要素の体積分率（φs）変化による応力―歪曲線の変化。柔らかい要素の体積分率が0.7の混合材料が延性破壊をしている。
