# Fileset

[Topics-2P-template.doc](https://mdr.nims.go.jp/filesets/22a4c2c5-2de2-4e9e-b00d-580f32ccf64b/download)

## Creator

[内藤 昌信](https://orcid.org/0000-0001-7198-819X)

## Rights

[In Copyright](http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/)

## Other metadata

[サーキュラーエコノミーに向けたプラスチックリサイクルのマテリアルDX戦略](https://mdr.nims.go.jp/datasets/ec1bb966-69da-4f87-9dfd-ffa20cd5553b)

## Fulltext

トピックス（本文1頁：24字×39行×2段＝1872字）_2頁依頼素描（本文1頁：24字×50行×2段＝2400字）展望（本文1頁：24字×50行×2段＝2400字）光で操る再生可能接着剤内藤昌信国立研究開発法人物質・材料研究機構高分子・バイオ材料研究センター［305-0047］茨城県つくば市千現1-2-1役職 ，副センター長　学位　博士（工学）専門分野．高分子材料科学　データ駆動科学会社または研究室URL　https://www.nims.go.jp/group/Data-driven_Polymer_Design/index.html1．循環型社会と易解体接着剤循環型社会の実現に向けて、いま「使い終わった構造部材をいかに効率的に分離・回収し、再利用するか」が重要な課題となっている。この社会的ニーズに応える鍵として、近年急速に注目を集めているのが易解体性接着である。これは、使用中は強固な接着力を維持しつつ、不要になった際には外部刺激によって容易に剥離できる接合技術である。しかし、強力な接着と容易な剥離は本質的に相反する現象であり、その両立は接着技術における大きな挑戦となる。特に、易解体性接着剤の応用範囲が拡大する中で、フッ素樹脂やポリエチレンといった難着性プラスチックへの適用、さらには湿潤環境や水中での安定的な性能が求められるなど、技術的ハードルはますます高まっている。本稿では、この課題を克服するために、著者らが開発したRORM（Reset-On demand, Reuse-Many）型接着剤を紹介する。RORM型接着剤は、繰り返し使用が可能でありながら、不要になった際には基板から完全に除去できるという特性を持つ。果たして、この技術は循環型社会における新たなゲームチェンジャーとなるのか——その可能性を問うてみたい(1）。2.光環化反応に伴ったRORM機構の発現RORM型接着剤の分子設計では、カフェ酸が持つ二つの化学的特徴に注目した(図1)。まず、カフェ酸自体が、ユニークな光化学特性を示す桂皮酸の誘導体とみなせる点である（図２A①）。桂皮酸はピーク波長(λP): 365 nm（UVL）の紫外線を照射すると[2+2]光環化付加が進行し、また、254 nm（UVS）の紫外線照射によって脱環化反応が起こることが知られている2)。この反応は可逆反応のため、照射する紫外線の波長により、M1に導入したカフェ酸間で[2+2]光環化と脱環化反応が起こる。これは、Poly1の高分子鎖の架橋―脱架橋を光で制御することになる。最終的には、架橋点密度の制御で接着剤層の凝集力を可逆的に制御することができる。もう一つの特徴は、カフェ酸は桂皮酸（シナモイル基）のベンゼン環に二つの水酸基が導入された誘導体（図２A②）とみなすことができることである。海洋付着生物として有名なムラサキイガイは、粘着性タンパク質から成る足糸と呼ばれる繊維を分泌し、海洋構造物や岩礁に固着して群生している。図1. 本稿で用いた高分子の分子構造 図2(A)カフェ酸の可逆的な光二量化反応を利用した光架橋―脱架橋反応の化学反応機構と(B)RORM型接着剤の調製とリサイクル機構CC BY4.0により原著1)より転載足糸を構成する繊維状タンパク質には、L-DOPA（L-3,4-ジヒドロキシフェニルアラニン）が偏在していることが知られており、L-DOPAに含まれるカテコール基が水中接着など特異な接着機能を発現するための接着分子のモチーフとして、様々な生物模倣接着剤が開発されてきた。本研究においても、水中接着やポリオレフィンなどの難被着体との接着を実現するためにカテコール基を含むカフェ酸に注目した。RORM型接着剤としてのPoly1は分子量によって、粘稠体もしくは固体として得られる。Poly1を溶媒に溶解するなどして、被着体に塗布した後、十分に溶剤を揮発除去させた。得られたPoly1層はタック感が残るが(図2B(i))、365 nmの紫外線（UVL）を所定時間照射すると、Poly1中に含まれるカフェ酸の環化反応に伴いネットワーク化が進行し、最終的にはPoly1のハードコート層が形成された(図2B(ii))。UVL照射後のPoly1はホットメルトのフィルム接着剤にも適用できる。実際、プレコートしたPoly1層を加熱・放冷することで、剥離と接着を何度も繰り返して行うことができる(図2B（iii)）。そのため、Poly1層が破断しても再加熱すれば、元通りの接着接合に補修することも可能である(図2B(iv))。実際、加熱・放冷の繰り返し実験を30回以上繰り返しても、最初の接着強度の値からほとんど変化しなかった。また、実用的な観点からすると、解体する際の加熱温度は任意に設定できることが望ましい。Poly1は約120 ℃で軟化するが、コモノマーであるメタクリル酸エステルのアルキル鎖長の選択により、軟化温度を調整できる。また、接着接合の役目が終わると、UVS照射によってシクロブテン環部位を脱架橋させることで有機溶剤に溶解・回収し、溶媒除去することで再利用も可能となる（(図2B(v)）。同様に、基板についても被着体に付着した接着剤を完全に除去することで新品と変わらない状態で再利用することができる（図2B(vi）)。なお、UVL照射後のPoly1層は長期保存性に優れており、暗所室温で約２年保存しても接着性能に変化は見られなかった。さらにPoly1はUVL照射することで、金属、木材、グラファイト基材との接着強度がUVL照射前と比べて約20倍以上も増加した。同様に、PMMA、PVC、グラファイトに対する接着強度は約10倍、難被着体であるPP、PEに対しては、27倍の1.5 MPa、18倍の2.3 MPaとなり、優れた接着能力が示された。3 誘導加熱を用いた遠隔・水中接着カテコールを含む生物模倣接着剤は、医療用接着剤など水中や湿潤環境下での応用が検討されているが、水中での海洋構造物の建築やインフラ補修のような過酷な作業環境が要求される。この問題を解決するため、RORM型接着剤と誘導加熱を融合させた水中接着の遠隔制御システムを開発した。具体的には、Poly1中にマグネタイト（Fe3O4）ナノ粒子を分散させ、UVL照射によるPoly1層の形成と誘導加熱による接着を組み合わせた遠隔操作を提案した（図3）。まず、MNPを含むPoly1fを水中にてPP基板表面に塗布した後（図3A）、UVLを照射してPoly1層を形成させた（図3B）。次に、この基板をコイル内に設置し交流磁場を発生させた。その結果、Fe3O4ナノ粒子が1分以内に約80 ℃まで局所加熱されることを確認した。水中接着の遠隔操作によって得られたPP試験片は、片持ち梁曲げ試験において60 kPaの負荷をかけても十分な強度を示し、引張せん断接着強度試験では難被着体であるPPに対し1.2 MPaの接着強度を発現した。PPのように誘導加熱が用いることができない基板に対してはMNPの添加によって局所加熱を行うことで遠隔操作を実現したが、被着体としてFe、Al、Cuなどの金属や合金、導電性材料の場合には、Fe3O4ナノ粒子の添加は必要なく、基板を直接誘導加熱することで水中接着が可能となる。また、透明度が低く、紫外線が吸収・散乱されるような環境下においては、光ファイバを用いてUVL光源を被着体表面の近傍に設置するか、予め大気中でUVL照射を行いPoly1層を形成させてから、誘導加熱することで水中接着が可能となる。実際、ブタ血清のように透明度が低い体液や、様々な夾雑物を含む天然海水でも水中接着の遠隔操作を実証している。図3. UVと誘導加熱を組み合わせた水中接着の遠隔操作（A）Fe3O4ナノ粒子を添加した粘稠状Poly1を水中に浸漬したPP基板に塗布、（B）UVLを照射し、Poly1層を形成。（C）誘導加熱によりPoly1層を選択的に加熱（D）室温に戻ることで、接着強度を発現。CC BY4.0により原著1)より転載4. 結論本研究では、強固な接着と容易な剥離という相反する特性を両立させるアプローチとして、ムラサキイガイの接着特性と光可逆的な動的架橋機能を融合したカフェ酸を活用し、RORM（Reset-On Demand, Reuse-Many）型接着剤を開発した。本接着剤は、PTFEやPPといった難接着体にも高い接着強度を発揮することを実証した。さらに、照射波長を制御することで、カフェ酸の環化―脱環化反応を精密制御し、高強度ながらも容易に解体できる優れた接着特性を実現した。また、磁性ナノ粒子を組み込むことで、非接触の局所誘導加熱を活用した水中接着の遠隔制御も可能となり、過酷な環境下でも高い接着性能を発揮することが明らかとなった。この技術により、接着部材は繰り返し使用可能となり、不要になった際には完全にリセットできる。これまで困難とされてきたエレクトロニクス、輸送、ロボット工学、インフラ整備分野における持続可能なものづくりを支える次世代の接合技術としての可能性を秘めている。必要な時に接着し不要になればリセットするRORM型接着剤を新たなものづくりの革新技術として育てていきたい。文　　献1) S. Wang, W. H. Hu, Y. Nakamura, N. Fujisawa, A. E.Herlyng, M. Ebara, M. Naito, Adv. Funct. Mater., 33,2215064, (2023).2) T. kaneko, T. H. Thi, D. J. Shi, M. Akashi, Nat. Mater. 966, 5 (2006).-------------------------本文ここまで----------------------Digest for English ReadersEnglish Title：Light-controlled recyclable adhesivesAuthor's name: Masanobu NaitoDegree例：Doctor of EngineeringAffiliation: Research Center for Macromolecules and BiomaterialsJob Title: Deputy directorURL: https://www.nims.go.jp/group/Data-driven_Polymer_Design/en/index.htmlAbstract: 160 Words以内で記載してください。Developing reusable adhesives with strong bonding and easy detachment remains a major challenge, especially in wet conditions. This study presents a bioinspired adhesive with Reset-On Demand, Reuse-Many (RORM) modes, utilizing caffeic acid as a dual-functional moiety. Inspired by mussel adhesion, the catechol unit ensures strong bonding, while the cinnamic acid-derived photo-reversible crosslinking enables precise control of adhesion and detachment. By tuning UV irradiation wavelength (365 nm for crosslinking, 254 nm for de-crosslinking), the adhesive achieves high strength while allowing full removability, facilitating both material reuse and substrate recovery. Additionally, magnetic nanoparticle integration enables remote induction heating, enabling underwater adhesion and activation. This technology extends the applicability of adhesives to difficult-to-bond substrates like PTFE, PP, and silicone, outperforming commercial adhesives in strength and reusability. The RORM adhesive system represents a paradigm shift in sustainable materials, offering smart, reconfigurable bonding solutions for electronics, transportation, and infrastructure in a circular economy.Keywords: 8 Words以内で記載してください。1.Bioinspired Adhesive2.Caffeic Acid3.Photo-Reversible Crosslinking4.Pre-Applied Adhesive (PAA)5.Reset-On Demand6.Reuse-Many7.Underwater Adhesion8.Induction Heating Activation【著者紹介用顔写真についてお願い】お顔写真の「jpg data」または、「pdf data」をwordやPowerPointなどに配置せず、別データでお送りください。・お写真の実サイズが横mm35×縦45mm以上のもの。・お顔の左右、頭の上部に余白のあるお顔写真・焦点が合って鮮明なもの・背景が無地または、背景と人物の境目がわかりやすいもの。　参考数値（横420pixel×縦45pixel・解像度350pixel）縦30mm横25mm写真5