51探花

【本学研究者情报】

〇环境科学研究科　教授　成田史生

【発表のポイント】

• 竹シートと海洋生分解性ポリマー笔贬叠贬^（注1）を积层した高强度なグリーン复合材料^（注2）を开発しました。
• 最适な积层构成では竹単体を上回る力学性能を実现しました。
• 生分解试験により、分解进行に伴う强度低下の関係を导出し、力学特性から海水环境での分解进行を推定する方法を示しました。
• 海水鱼を含む水槽环境で约5ヶ月间曝露しても有害影响は観察されず、海洋?沿岸用途を含む环境调和型材料としての展开が期待されます。

【概要】

プラスチックごみによる环境负荷の低减に向けて、使用后に自然环境中で分解する材料の开発が求められています。しかし、生分解性を持つだけでは実用材料として十分ではなく、使用期间中に必要な强さや刚性をどのように确保するかが大きな课题です。

東北大学工学部材料科学総合学科のRova Lovisa助教、環境科学研究科のDas Snigdha大学院生、王真金助教、栗田大樹准教授、成田史生教授（工学部材料科学総合学科兼担）らは、竹シートと海洋生分解性ポリマー笔贬叠贬を熱圧縮により積層した新しいグリーン複合材料を开発しました。最適な積層構成では、引張強さ71.2 MPaを達成し、PHBH単体および竹単体を上回る力学性能を示しました。また、コンポスト環境では45日後に約45%の生分解に達し、分解の進行に伴って力学特性が低下する様子を定量的に捉えました。

さらに、海水环境および温水条件（水道水）での浸渍试験では、いずれの环境でも力学特性の低下が确认され、特に海水中でより速い劣化が见られました。研究グループは、コンポスト试験で得た「引张强さ保持率^（注3）と生分解度^（注4）の関係」を基に、水环境での分解进行を推定する方法を示しました。これにより、生分解性材料を「どれだけ分解したか」だけでなく、「いつまで机能を保てるか」という観点から设计?评価する新たな道筋を示しました。

本研究成果は2026年3月31日、高分子材料の劣化?分解現象とその制御?活用を扱う専門誌 Polymer Degradation and Stability に掲載されました。

図1．竹?PHBH複合材料の積層構造と試験片形状。竹シートとPHBHシートを積層した (a) P1B2および (b) P2B3構成の模式図と、(c) 引張試験片の形状。

【用语解説】

注1. PHBH：poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate)。微生物由来のポリヒドロキシアルカノエート系生分解性ポリマー。土壌、コンポスト、海水を含む水環境で分解性を示す。

注2. グリーン複合材料：植物由来や生分解性材料などを組み合わせて作製した環境負荷低減型の複合材料。

注3. 引張強さ保持率：初期の引張強さに対して、劣化後にどの程度の強さが残っているかを示す値。

注4.生分解度：材料中の有机成分が微生物の働きによって分解され、最终的に二酸化炭素や水などへ変换された割合。

【论文情报】

タイトル：Quantitative Coupling Between Mechanical Deterioration and Biodegradation in Bamboo-Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) Composites: Toward Predictive Modeling Across Compost and Aquatic Environments
著者：Snigdha Das, Lovisa Rova, Zhenjin Wang, Hiroki Kurita*, Fumio Narita*
*責任著者：東北大学大学院環境科学研究科 准教授 栗田大樹、教授 成田史生
掲載誌：Polymer Degradation and Stability
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问い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学 大学院環境科学研究科
教授　成田史生
TEL: 022-795-7342
Email: narita*material.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
東北大学 大学院環境科学研究科
情报広报室
TEL: 022-752-2241
Email: kankyo.koho*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）