新材料:ヒドロゲルプリント生地応用

 

ヒドロゲルは極めて親水性の三次元ネットワーク構造ゲルであり、水中で急速に膨張し、この膨張状態で溶解せずに大量の体積の水を維持することができる。

架橋ネットワークが存在するため、ヒドロゲルは大量の水を膨張し、保有することができ、水の吸収量は架橋度と密接に関連している。架橋度が高いほど吸水量が低くなる。この特性は軟組織に似ている。ヒドロゲル中の水の含有量は数パーセントまで低くてもよく、99%に達してもよい。ゲルの凝集状態は完全な固体でも完全な液体でもない。固体の挙動は一定条件下で一定の形状と体積を維持することができ,液体挙動は溶質がヒドロゲルから拡散または浸透できることである。 

ヒドロゲルは医用綿織物の敷物と抗菌性能が良好である。

ハイドロゲル布地は一時的に皮膚のバリア機能を代替する医用紡績品として創傷治療の分野において欠くことができず、伝統的な紡績品類布地は価格が安く、応用が広範であるが、有効な抗感染機能がなく、乾燥し、傷口と癒着しやすいなどの明らかな欠点があり、傷口の抗感染及び滲出液吸収に不利である。この問題を解決するために、綿織物にN,N-ジメチル-N-(3-(トリメトキシシラン)プロピル)ドデカン-1-塩化アミン(CDMA)をグラフト抗菌性を付与後、アクリル酸ナトリウム/変性ポリヘキサメチレン塩酸グアニジン(M-PHMG)溶液を用いて織物を浸漬処理してゲル化を開始する、ヒドロゲル系綿織物布地を調製した.浸漬処理前後の織物の表面形態、成分、力学的性質、吸液性能、抗菌性能等を試験した結果、綿織物布地は良好な吸液効果及び優れた抗菌性能を有することが示された。

ドリアンの殻を原料としてヒドロゲル布を開発した。

シンガポール南洋理工大学の科学者は2年かけてドリアンの殻を原料に水凝縮テープを開発し、生産コストが低いほか、このテープも生物分解でき、無毒無害で、伝統的なテープよりも環境にやさしい。

シンガポールは2017年に1.43万トンの約1000万個のドリアンを輸入したが、ドリアン1人当たり約3分の1しか食べられず、残りの殻は焼却され、環境負担が重くなった。廃棄物を利用するために、南洋理工大学の食品科学者はまずドリアンの殻を粉化して高質繊維を抽出し、高質繊維とグリセリンを混合して軟ゲルを作り、パン酵母から発生した有機分子を加え、ゲルの抗菌機能を高めた。 

2キログラムのドリアンの殻は40グラムの純繊維を抽出することができて、約1600枚の長さ2センチ、幅1センチのゴム布を作るのに十分です。研究者によると、動物の皮膚で行われた試験によると、ドリアンの殻から作られた抗菌ヒドロゲル布は48時間にわたる抗菌保護を提供することができる。有機ヒドロゲルは電気信号を伝送し、心拍数を測定できる時計ベルトなどのフレキシブルテクノロジー部品を作ることもできます。

     ヒドロゲルプリント生地は、織物基板と、織物基板上に複合されたヒドロゲルプリント層とを含み、ヒドロゲルプリント層は不連続な形状を有する。スラリーはプリントプロセスによって形成され、スラリーはヒドロゲル粉末、プリントスラリー、増粘剤、冷感材料を含む。ヒドロゲル粉末中の親水性基含有量は2030 wt%であった。生地にはヒドロゲル材料が含まれ、人体に生地に対する粘着感がなく、浸湿感がなく、放熱機能を有する。また、生地には冷感材料が含まれておる、環境の変化に伴う共同作用が可能であり、様々な方法で冷感の発生を促進することができる.持続的な涼感効果を提供し、使用時に人体の発汗量を減少することができる.

高分子ヒドロゲルの知能紡績品分野での応用

高分子ヒドロゲルは、温度、pH値、イオン強度、光、圧力、電場、化学物質などの外部環境に対する微小な物理的及び化学的刺激に敏感に反応する架橋ポリマーである.高分子ヒドロゲルをインテリジェント紡績品の開発設計分野に導入することは、ゲル材料の力学的強度の低い欠陥を補うだけでなく、織物に優れた性能をもたらす。

高分子ヒドロゲル材料は知能調温紡績品、知能防水透湿紡績品、知能抗菌紡績品、知能蓄冷紡績品、知能医用布地などの紡績品開発における実例であり、知能紡績品分野での応用は非常に広範である。