数百年の維持が可能、「自己修復」材料を開発

自己修復する「繊維強化プラスチック」を開発

航空機の翼や風力発電ブレード、自動車の構造部材などに使われているのが、繊維強化ポリマー（Fiber-Reinforced Polymer：FRP，繊維強化プラスチックとも呼ばれる）の複合材料です。

これはガラス繊維や炭素繊維といった強靭な繊維を、エポキシ樹脂などのポリマーで固めた層状構造を持ちます。

軽くて強いという特徴から、現代の構造材料の主役とも言える存在です。

しかし、この材料には昔からよく知られた弱点があります。

それが「層間剥離（そうかんはくり）」です。

層と層の間に亀裂が入り、繊維の層が樹脂から剥がれてしまう現象で、内部でこっそり進むため見つけにくく、進行すると一気に強度が落ちてしまいます。

この問題は1930年代から指摘されてきましたが、決定的な解決策はありませんでした。

そこで研究チームは、「壊れにくくする」だけでなく、「壊れても直せるようにする」という方向に発想を転換します。

彼らが導入したのは、材料内部で再び接着を起こす熱的再接着（thermal remending）の仕組みです。

具体的には、繊維層の間に熱可塑性の修復剤を3次元プリンターで配置しました。

この層は通常時には構造を補強し、層間剥離への耐性を2～4倍に高めます。

そして材料内部には炭素系の薄いヒーター層も埋め込まれており、電流で発熱し、修復剤を溶かします。

溶けた修復剤は亀裂内部へと流れ込み、ポリマー鎖が再び絡み合うことで界面を再接着します。

外部から接着剤を注入するのではなく、内部の分子構造が再び結び直されることで強度を回復するのです。

では、この自己修復機能によって、どれほど耐久性が向上するのでしょうか。