エチレン

　理化学研究所と大分大学の共同研究チームはこのほど、2種類の極性オレフィンとエチレンの精密三元共重合により迅速な自己修復性能を示すポリマーの創製に成功した。

　従来の自己修復性材料は、水素結合やイオン相互作用などを利用するため、水や酸などで壊れやすく、自然環境下ではほとんど機能しない。同グループは以前、独自の希土類触媒により、優れた自己修復性能を示すエチレンとアニシルプロピレン類の二元共重合ポリマーを開発。アニシルプロピレン上の置換基が物性や自己修復性に影響するため、今回、置換基の異なる二種類のアニシルプロピレン（ヘキシルアニシルプロピレン、メトキシアリールプロピレン）とエチレンとの三元共重合に取り組んだ。

　スカンジウム触媒・エチレン一気圧の条件下、一段階で高分子量ポリオレフィンとなり、伸び率約1400％、破断強度約3M㎩のエラストマー物性を示した。構造解析と物性測定の結果、「ヘキシルアニシルプロピレン・エチレン」交互ユニットが柔軟成分、「エチレン・エチレン」の固い結晶ユニットと「メトキシアリールプロピレン・エチレン」交互ユニットが物理的架橋点として働く、三元共重合体であることが分かった。

　切断面をくっつけると、これら架橋点が分子間相互作用で再凝集して自己修復する。大気中では5分で引っ張り強度が97％回復し、対応する二元共重合体の5日間に比べて大幅に短縮した。水や酸、アルカリ性水溶液中でも、48時間程度で自己修復した。ヘキシル基の導入で柔軟成分が動きやすくなり、メトキシアリール基の導入で架橋点が増えたためであると考えられる。また、2種類のアニシルプロピレン類の組成比を変えることで、ガラス転移点をマイナス31℃～98℃の任意の温度で制御できた。

　今回の成果は、今後の自己修復性材料の設計・開発に重要な指針を与えるものだ。このポリマー合成は簡便で、置換基の種類やモノマー組成比によって熱物性・機械物性を制御できるため、様々な環境下で自己修復し、実用性の高い新規機能性材料の開発への貢献が期待される。

　産業技術総合研究所（産総研）はこのほど、物質・材料研究機構と共同で、植物ホルモンの1つであるエチレンを選択的に検出する試作機を開発した。

　ポータブルで、簡単な操作により、青果物（野菜や果物）の品質管理で鍵となるエチレンガスの濃度を貯蔵や物流時に容易に測定できる。青果物は収穫後も呼吸を続け、様々な植物ホルモンを発生させる。

　気体状のエチレンは、青果物の成熟や老化を促進する作用がある。発生量と作用の大きさは青果物の種類により異なるため、エチレン濃度のモニタリングは、倉庫内での貯蔵や果実の追熟による出荷時期調整において、食べごろの提示やフードロス削減に直結し重要である。しかし、エチレンを選択的に計測できる小型・安価なセンサー装置はなかった。

　両者は、エチレンをパラジウム触媒でアセトアルデヒドに変換し、アミン塩試薬と反応させて発生した塩酸ガスによりカーボンナノチューブ（CNT）センサーの抵抗値が下がる原理を使い、参照センサーと検出センサーの電位差でエチレン濃度を測定する方法を開発。しかし、既存のセンサーでは共存ガスの影響で誤検知が起こる場合があり、操作には専門技術や研究用計測器を必要とした。

　今回、両センサーの前にエチレンに不活性な触媒層を設け、共存ガスの外乱による影響をキャンセルした後、検出センサーの触媒層をパラジウム触媒層に切り替えて測定することで、エチレンの確実な検出が可能となった。ユーザーによる正面パネルの簡単な操作で測定でき、エチレンの検出下限は0.2㏙程度、上限は100㏙程度だ。

　今後、同試作機を企業へレンタルして実地検証を進め、早期の社会実装を目指す。また定期的な校正を不要とするよう、センサー材料の長期安定改良を継続する。