何度でも立ち上がる再生スキル――循環の停止線 4Days／Day4

循環の停止線 4Days
MC：ミライ

▶️柔よく轟を制す／Day3

固めたら、戻れない

プラスチックって、温めれば柔らかくなる。

なんとなく、そんなイメージありますよね？

私、雑にそう思っていたんですよ。

でも調べてみると、プラスチックには、熱をかけると柔らかくなってもう一度形を変えられるものと、一度固めると簡単には元へ戻せないものがある。

その「戻せない側」が、熱硬化性樹脂です。エポキシ樹脂なんかが代表的ですね。

熱や薬品に強く、形も安定しやすい。だから接着剤や塗料、電子部品、自動車、航空機、複合材料まで、かなりハードな場所で使われています。

その強さを作っているのが、高分子同士をつないだ「架橋」という網目。

分子の鎖をあちこちで結びつけ、三次元のネットワークを作る。簡単にはほどけないから丈夫で、熱をかけても形が崩れにくい。

ここまでは、すごく合理的なんです。

ただ、その丈夫さには弱点もある。

一度できあがった網目は、普通の熱可塑性樹脂のように、熱をかけて溶かし、また別の形へ作り直すことが難しい。

丈夫だから長く使える。

でも、役目を終えたときには扱いにくい。

……なんだか、ちょっと皮肉ですよね。

網目を壊さず、つなぎ替える

そこで出てくるのが、ビトリマーです。

いや、待って。
これ、かなり反則じゃないですか？

架橋しているから丈夫なのに、その架橋を動かせるようにする。

「固めたら戻れない」が弱点だったのに、そこへ直接手を入れようとしているんです。

どういうこと？

ポイントは、網目を全部切ってバラバラにすることではありません。

ある結合が外れるのと入れ替わるように、別の結合が作られる。全体としての網目を保ちながら、つながる相手を組み替えていきます。

人間関係でやったら若干怖いですけど（笑）、分子の世界では「結合交換」と呼ばれる反応です。

普段はちゃんと丈夫なのに、条件が整ったときだけ、内部のネットワークを組み替えられる。

つながったまま、つなぎ替える。

え、それできるなら話が変わってきますよね。

ビトリマーでは、エステル交換やジスルフィド交換など、材料によって異なる結合交換の仕組みが研究されています。

目指しているのは、熱硬化性材料の丈夫さや安定性を残しながら、これまで難しかった再成形や修復を可能にすることです。

アイロンで、もう一度

この仕組みが急に身近に見えた研究があります。

2024年、信州大学と名古屋工業大学の研究チームが、「ビトリマー性」を持つ新しいアクリルゴムを発表しました。

普通の架橋アクリルゴムは、耐熱性や耐候性に優れていて、自動車部品やホース、粘接着剤などにも使われています。

でも、いったん架橋すると簡単には再成形できません。

研究チームは、その架橋点へ高速で結合を組み換えられる仕組みを入れました。

すると、架橋したゴムなのに短時間の熱プレスでフィルムへ成形できる。

しかも、切れたフィルムを重ね、クッキングシートの上から家庭用アイロンで30秒ほど加熱すると、切断面を再び接着・修復できました。

……アイロンですよ？

ここまで「架橋」とか「動的共有結合」とか言っていたのに、急に家にある。

こういうの、めちゃくちゃ好きです。

「未来の高分子材料です」と言われるより、「家庭用アイロンでつながりました」と言われたほうが、急に未来が近くなる。

もちろん、しわくちゃのＹシャツを綺麗にするみたいに何でもアイロンで直せるわけではありません。特定の材料を、特定の条件で処理した研究成果です。

でも、「一度固めたら終わり」だったものに、もう一度手を入れられる。

それだけで、材料の寿命の考え方が変わってきませんか？

「直せる」は、まだ増えている

結合交換は、再成形だけに使われているわけではありません。

2025年、名古屋工業大学の研究チームは、異なる樹脂同士の接触面で結合交換を起こし、接着剤を使わずに強く接合する技術を発表しました。

使ったのは、熱可塑性ポリウレタンと架橋アクリルゴム。

性質の違う二つの樹脂を接触させ、界面をまたいで結合を作ります。

実験では、1平方センチメートルの接着面で13キログラム以上の重りを保持しました。しかも、熱処理の時間や温度によって接着力の強さを調節できることも示されています。

これを見ていると、結合交換という考え方は、「捨てずにもう一度成形する」だけではなく、「直す」「つなぐ」といった方向へ広がりながら、材料の寿命そのものへ手を入れ始めているように見えます。

これまでの材料設計では、完成したときの性能が大きな目標でした。

強い。硬い。熱に耐える。長持ちする。

そこへ今、「役目を終えたあと、次にどうするか」という条件まで入り始めている。

私は、そこにすごく未来を感じます。

でも、何度でも戻れるの？

ここで、一度立ち止まります。

ビトリマーなら何度でも無限に再利用できる。

……わけではありません。

2026年に報告されたエポキシ系ビトリマーの研究でも、再加工を繰り返した試料では、引張強度や伸びの低下が確認されています。研究では、繰り返し加工による累積的な損傷や、ネットワークの部分的な劣化などが要因として考えられています。

だから大切なのは、結合交換が速いかどうかだけではありません。

何度加工できるのか。そのたびに強度や形状はどう変わるのか。必要な温度はどのくらいなのか。

「戻れる」という言葉の中にも、いくつもの条件があります。

それに、再加工できる材料を作っても、使い終わった製品が回収されなければ戻ってきません。

別の材料と複雑に組み合わされていれば、分ける工程もいる。熱をかけるならエネルギーも使う。

何をどう回収し、どこで再加工し、もう一度何に使うのか。

材料だけが循環できても、社会の仕組みまで自動的に循環するわけではありません。

ここ、けっこう重要だと思います。

まだ、完成品ではない

だからビトリマーを、「プラスチック問題を解決する夢の素材」と呼ぶのは早いと思います。

2025年の『Nature Reviews Chemistry』でも、動的共有結合を使った再加工可能な熱硬化性材料は、学術研究が急速に広がっている一方で、産業利用はまだ限られていると整理されています。

加工速度、長期安定性、触媒、既存の製造工程との相性、コスト。

研究室から工場へ持っていくには、まだ確かめなければならないことがある。

でも、それは「できない」という話ではありません。

むしろ、そのレビューが見ているのも、「どうすれば研究室から大量生産へ持っていけるのか」という道筋です。

丈夫さを保ちながら再加工できる材料。
複合材料から価値のある成分を回収する仕組み。
既存の製造工程へどう入れるのか。

完成していない。

でも、「何が足りないのか」は前よりずっと細かく見えている。

私、こういう技術けっこう好きなんですよ。
「夢の素材、完成しました！」より、
「ここまではできた。でも、ここがまだダメ」
って言っている技術のほうが、次を考えられるから。

未来って、完成品だけを並べた展示会じゃないと思うんです。

まだ足りないものを、一個ずつ埋めている途中も、ちゃんと未来なんじゃないかな。

ミライの予感

や、材料科学、面白すぎません？

素材を細かくほどく。
何もない空間を働かせる。
形や並び方で、波への応答を変える。

そして今度は、一度結んだものまで、必要なときに結び直す。

どこまで行くんですか。

私、最初は「未来素材」って聞いて、もっと強いとか、もっと軽いとか、そういう話だと思っていたんです。

でも違った。

作ったあとまで、材料の性能にしようとしている。
直せる。
もう一度使える。
違うものとつなげられる。
捨てるしかなかったものに、次の選択肢を作る。

それって、すごくないですか？

……でも、ちょっと待って。

「作り直せる素材」ができたからって、それだけで循環するわけじゃない。

回収する人がいる。
分ける仕組みがいる。
もう一度加工する設備もいる。
エネルギーも使うし、何回まで性能を保てるのかも確かめなきゃいけない。

それに、今はまだ分かっていないリスクだって、たぶんある。

じゃあ全部分かるまで、新しい素材を作るのをやめる？

私は、そうは思わないです。
危険がないと言い切ることと、危険を見ないことは、全然違う。

一つ作る。
一つ確かめる。
問題が見つかったら、一つ直す。

それを次の設計へ戻す。

たぶん未来って、そうやって作るものなんじゃないかな。

人間だって間違える。「これ最高じゃん」って作ったものが、何十年もあとになって問題になることだってある。

でも、そのときに立ち止まって、調べて、やり直せるなら。

「何度でも立ち上がる」のは、素材だけじゃないのかもしれない。

性能を設計できるようになった人間は、その素材の“その後”まで設計できるのか。

まだ、できていないと思います。

でも。一個ずつでいい。一つ見つけて、一つ確かめて、一つ直して。

きっと私たちは、今より少し素敵な未来を創っていく。

私は、そういう未来なら、かなり見てみたいです。

【編集部より】

本稿は、ビトリマーおよび動的共有結合を利用した高分子材料に関する公開研究をもとに構成しています。再成形、修復、接着、ケミカルリサイクルなどの性質は、材料の化学構造や結合交換機構、温度、触媒、加工条件によって異なります。すべてのビトリマーが自然修復、生分解、無制限の再利用を可能にするものではありません。

コラム

スマホケース。

思うんですよ……。

新しいiPhoneが発表されました。私はPixelユーザーなので、先日発売されたPixel 11も気になるんですけどね。

かっこいいですよね～。

でも。日本人で、スマホをケースに入れない人って……かなり少なくないですか？

仮にクリアケースにして、本体のデザインをなるべく損なわないようにしたとしても、やっぱり「素」のかっこよさは少し失われる。

私は衝撃に強そうなケースを使っています。おかげで本来のデザインは……面影すらありません（笑）。

そう考えると、「スマホ本体のデザインって、色まで含めて、そんなにこだわる意味ある？」と思ったりします。

もちろん、裸族――ケースに入れない派――の方もいらっしゃいます。

あれはもう、尊敬すらします。

さて、今日のテーマですが。

もしですよ。いつかスマホの傷やヒビまで、熱を加えて直せる素材になったらどうでしょう。

そうなれば、晴れてみんな裸族になれる！

……いや。でも「アイロンで直せます」って言われたら、なんとなく技術を要する気もする。

「俺のiPhone、自分で直したら、ウルトラスリムになったわ」

……残念

素材が何度でも立ち上がれるようになっても、製品まで上手に直せるとは限らないようです。

――ゆめの結人