美科學者の研究開発シミュレーション血管構造複合材料

米毎日科學網によると、米國の科學者は生物の循環システムからインスピレーションを得て、血管の構造に似た複合材料を開発し、自己治癒、自己冷卻の軽量で硬い材料や木のように物質とエネルギーを運ぶ動力材料、メタマテリアルなどに利用できるという。

複合材料は複數の材料の性能を持つ2つ以上の材料の結合體である。複合材料軽くて硬いだけでなく、構造材料を作るのにとても適しています。伝統的な複合材料は繊維によって強度を増し、樹脂內に埋め込まれた繊維網で作られています。例えば、グラファイト、ガラス繊維、合成繊維ケフラなどは埋め込み材料として使えます。

イリノイ大學の科學者が新しい方法を利用して作ったこの複合材料は、內部に液體やガスの流れに便利な細いパイプが含まれています。これらの細いパイプはこの複合材料の中に毛細管ネットワークを形成して、ツリー內の脈管ネットワークのようです。研究に參加したイリノイ大學の化學?材料科學?工學科教授のジェフリー?ムーア氏は「木は不思議な構造材料で、ポンプのように液體を吸い込み、根から葉に物質とエネルギーを運ぶ。私たちも同じ機能の材料を開発したいです。今はもう第一歩を踏み出しました。これらの小さなパイプを作るために、科學者たちはいくつかの特殊な繊維を処理して、高溫で分解して、溫度がさらに高くなると、これらの分解された繊維は蒸発して、細いパイプだけを殘します。

最新の材料はこの材料の中に液體が異なっていることを特徴としています。內部循環多機能性を備えています。科學者たちはさまざまな液體を複合材料の中で循環させて、その四つの機能を実証しました。溫度調節、化學反応、導電と電磁特性を変えます。彼らは冷卻剤や熱流體をその中で循環させて溫度を調節します。化學物質を異なる血管分岐に注入して、それを混合させて冷たい光の反応を作り出しました。導電性の液體を使うことによって、この材料に電気伝導性を持たせました。強磁性スズ（極めて強い透過性を持つナノ流體の一種で，磁場下では強い磁化狀態を示す）を使用することにより，その電磁特性を変化させた。

続いて、科學者たちは互いにつながっているものを開発したいと願っています。パイプラインネットワーク自己治癒、自己冷卻が可能なポリマーや燃料電池などを開発する。

同研究の協力者で、材料科學と工學と航空宇宙工學教授のナンシー?ソトス氏は、「これは微小流路設備だけでなく、チップの上の遊びだけでなく、この構造材料は生物システムの多くの機能を模擬することができる。これは大きな進歩だ」と話している。