2015.12/15 高分子の混合における科学の問題

高分子の混合分散の形式知として、フローリー・ハギンズの理論（以下ＦＨ理論）が教科書に書かれている。すなわち高分子の混合分散を科学的に論じる時にはこのＦＨ理論を用いることになるが、ＦＨ理論の考え方は科学として正しいかもしれないが、当方の実践知や暗黙知から眺めると、怪しい理論である。
 
フローリーはノーベル賞も受賞されているので、当方のような技術者が彼の理論を論じるにはおこがましさを感じるが、ＦＨ理論は、高分子技術の実務のシーンでよくみかける現象やそこに潜む機能を実用化したい時には重要な理論となるので、コンサルティングの時には必ず一言、仮に不遜と思われても、この理論の批判を行うことにしている。
 
理由は、パワー半導体用原料として知られるようになった高純度ＳｉＣのポリマーアロイを用いた低コスト合成法やＰＰＳ・ナイロン相溶中間転写ベルト、ポリマーアロイ下引き、ポリオレフィンとポリスチレンの相溶したレンズなどの発明を可能にした実践知から見ると、大変不完全な理論だからだ。
 
換言すればＦＨ理論を批判的に見てきたので、これらの機能を実現できた、といったほうが適切かもしれないし、科学にとらわれない技術開発の重要性を説明する時の良い事例になるだろう。
 
今年京都大学からもこのＦＨ理論に疑問を投げかける研究が発表された。それは、植村卓史工学研究科准教授や北川進物質―細胞統合システム拠点教授らのグループが開発した技術である。これは、新たな機能性材料の開発につながる成果で、英科学誌ネイチャー・コミュニケーションズで７月１日に発表されている。
 
ＦＨ理論で知られているように、ポリマーは同じ種類同士で集まる性質があり、異なる種類の混合は、ナノ（１０億分の１）メートルのレベルでは難しいとされてきた。
 
グループは、微小な穴が無数に開いたジャングルジムのような構造を持つ多孔性金属錯体（ＰＣＰ）の内部で異なる種類のポリマーをそれぞれ合成した。その後、薬剤を使ってＰＣＰを除去することにより、それらを混合することに成功した。
 
発泡スチロールの原料であるポリスチレンと、アクリル樹脂の原料であるポリメタクリル酸メチルもこの手法を使い、ナノメートルレベルで混合し、耐熱性を上げることができた。他のポリマーの組み合わせにも適用し、片方の材料の耐熱性などを向上させることが期待できるという。
 
アカデミアからもＦＨ理論に反する事例が公開されたように、高分子の混合分散についてＦＨ理論にとらわれ過ぎると新しいアイデアを生み出したいときに障害となる。この分野では、特に科学にとらわれない自由な発想が大切となる。
 
 

カテゴリー : 高分子