大阪大学研究生院理学研究科的和田拓真硕士生（研究当时）、山冈贤司助教、高岛义德教授等人组成的研究团队，通过控制高分子界面处的主-客体络合物的形成，开发出了一种可通过外部刺激实现易剥离与再粘着的新型高分子粘接材料。研究还通过在纳米尺度下可视化粘接界面，全球首次揭示了“络合物的形成抑制高分子链的扩散，粘接强度反而增强”这一看似矛盾的现象。本次研究开发的粘接技术作为一种可按需分解且可重复使用的胶粘剂，能够通过减少组装时的不良品来改善成品率，以及实现复合材料产品使用后的分类回收与再利用，有望为实现资源循环型社会做出贡献。相关研究成果已发表在期刊《Advanced Materials》上。

图1．(a)主体高分子及客体高分子的化学结构。（b）反复粘接与剥离时粘接强度的变化。（c）通过添加和去除竞争抑制分子（甲苯）来控制粘接强度（供图：大阪大学）

“粘接”是支撑所有产业的基础技术，在日常生活中也已成为不可或缺的存在。为实现循环型社会，目前亟需可回收的粘接及重复利用的粘合技术，但传统胶粘剂大多“粘接牢固却难以剥离”，使得回收、维修及零部件更换面临困难。

主-客体络合物因其分子选择性与刺激响应性，一直被期待应用于易剥离粘接（粘接牢固，但可在需要时剥离）领域，但为何能实现反复粘接与剥离，其中的作用机制尚未得到阐明。特别是在粘接机制方面，分子再结合与高分子链的扩散（相互扩散）被认为是其中的机制，但二者中哪一种对粘接力起到作用，此前并不明确。

研究团队此前通过控制高分子界面处的主-客体络合物的形成，开发出了可通过外部刺激实现易剥离与再粘接的新型高分子粘接材料。此外，还利用中子反射率法在纳米尺度下观察粘接界面，全球首次阐明了“络合物形成会抑制高分子链扩散，但粘接强度反而增强”这一看似矛盾的现象。

在本次研究中，研究团队通过优化化学组成、调节高分子的运动性，实现了对粘接界面处的主-客体络合物形成的控制。主体高分子与客体高分子即便反复进行5次粘接与剥离，仍维持了90%的粘接强度。此外，团队还通过使用可使主-客体络合物解离的竞争抑制分子（甲苯），达成了对粘接强度的控制。添加竞争抑制分子时，粘接强度会降至原来的15%，可实现轻松剥离；去除竞争抑制分子时，粘接强度恢复至76%，并能够再次粘接。

本次研究开发的粘接材料不仅使已粘接部件的分类回收成为可能，胶粘剂本身也可重复利用与回收再利用。作为一种可按需分解且可重复使用的胶粘剂，该材料可通过制造工序来改善成品率、提高回收效率、减少废弃物等，促进实现资源循环型社会的构建与经济价值的双重目标。

高岛教授表示：“我们在高分子之间的界面上成功实现了长期以来未能达成的、通过主-客体络合物形成介导的粘接。此次的研究成果凝聚了材料研究的乐趣——控制不可见分子实现功能表达。期待该成果能为基于分子水平设计的新一代材料的创制提供助力。”

原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部

【论文信息】
期刊：Advanced Materials
论文：Supramolecular Interface Engineering via Interdiffusion for Reusable and Dismantlable Polymer Adhesion
DOI：doi.org/10.1002/adma.202507939