形状記憶材料は、外部刺激により初期状態へ回復できるスマート材料の一種であり、フレキシブルエレクトロニクス、スマートパッケージング、生物医学などの新興分野で大きな可能性を示しています。しかし、従来のポリビニルアルコール（PVA）材料は水中での形状回復効率が大きく制限されています。本論文では、PVA/カーボンドット複合系に基づく新しい光応答形状記憶材料を報告します。カーボンドットとPVAを複合化することで、水媒体において純粋なPVAよりも優れた形状回復性能を示します。研究により、カーボンドットとPVA間に形成される水素結合が形状記憶効果の向上に重要な要因であり、カーボンドット中のシリコン元素の導入が複合材料の形状回復速度を著しく向上させ、純PVAと比較して約3倍の向上をもたらすことが示されました。これは、カーボンドットのシリコン元素ドープにより複合材料の光熱変換効率が大幅に向上し、照射条件下でより多くの太陽光エネルギーを熱エネルギーに変換し、分子鎖の動きを加速して速やかな形状復元を実現するためです。本材料の優れた制御可能な変形性能および水応答特性に基づき、本研究は効率的な光・熱・水多重応答型スマート材料の開発に新たな展望を提供します。

形状記憶材料;シリコンドープカーボンドット;水素結合;光熱変換