中島　祐 (ナカジマ　タスク)

先端生命科学研究院　先端融合科学研究部門　ソフト＆ウェットマターの科学分野准教授
総合イノベ-ション創発機構化学反応創成研究拠点准教授
Last Updated :2026/03/25

■研究者基本情報

学位

  • 博士（理学）, 北海道大学

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研究者番号

  • 80574350

ORCID ID

J-Global ID

研究キーワード

  • 高分子ゲル
  • 高分子科学
  • メカノケミストリー
  • 機能性高分子
  • 犠牲結合
  • 液晶ゲル

研究分野

  • ナノテク・材料, 高分子材料, 高分子ゲル

担当教育組織

■経歴

経歴

  • 2020年11月 - 現在
    科学技術振興機構 さきがけ研究者（兼任）
  • 2019年04月 - 現在
    北海道大学大学院先端生命科学研究院, 准教授
  • 2011年10月 - 2019年03月
    北海道大学大学院先端生命科学研究院, 助教
  • 2011年04月 - 2011年09月
    東京大学大学院工学系研究科, The Graduate School of Engineering, 博士研究員

学歴

  • 2006年04月 - 2011年03月, 北海道大学, 理学院, 生命理学専攻
  • 2002年04月 - 2006年03月, 北海道大学, 理学部

■研究活動情報

受賞

  • 2022年05月, 日本レオロジー学会, 2021年度日本レオロジー学会奨励賞　　　　　　　　　　　　　　　
  • 2021年08月, 北海道大学, 全学教育科目に係る授業アンケートにおけるエクセレント・ティーチャーズ　　　　　　　　　　　　　　　
  • 2021年04月, 文部科学省, 令和3年度科学技術分野の文部科学大臣表彰 若手科学者賞　　　　　　　　　　　　　　　
  • 2021年02月, 北海道大学, 令和２年度教育研究総長表彰　　　　　　　　　　　　　　　
  • 2020年09月, 北海道大学, 全学教育科目に係る授業アンケートにおけるエクセレント・ティーチャーズ　　　　　　　　　　　　　　　
    中島祐
  • 2019年05月, 高分子学会, 広報委員会パブリシティ賞　　　　　　　　　　　　　　　
    中島 祐
  • 2019年01月, RSC, Soft Matter Presentation Award　　　　　　　　　　　　　　　
    中島 祐
  • 2017年01月, 北海道大学, 平成28年度北海道大学研究総長賞・奨励賞　　　　　　　　　　　　　　　
    中島 祐
  • 2016年05月, 公益社団法人高分子学会, 平成27年度高分子研究奨励賞　　　　　　　　　　　　　　　
    中島 祐
  • 2015年03月, 北海道大学, 平成26年度北海道大学研究総長賞・奨励賞　　　　　　　　　　　　　　　
    中島 祐
  • 2015年03月, 北海道大学, 平成26年度北海道大学教育総長賞・奨励賞　　　　　　　　　　　　　　　
    中島 祐
  • 2014年08月, 北海道大学, 全学教育科目に係る授業アンケートにおけるエクセレント・ティーチャーズ　　　　　　　　　　　　　　　
    中島 祐
  • 2013年10月, 日本ゴム協会, 第25回エラストマー討論会 優秀発表賞　　　　　　　　　　　　　　　
    中島 祐
  • 2012年10月, Soft Matter, Poster Prize at the 9th International Gel Symposium　　　　　　　　　　　　　　　
    中島 祐
  • 2012年05月, 日本化学会, 優秀講演賞（産業）　　　　　　　　　　　　　　　
    中島 祐

論文

  • Soft and tough bio-composites via integration of agricultural products and polymer gels
    Honoka Matsuura, Kagari Maruyama, Shou Ohmura, Jian Ping Gong, Tasuku Nakajima
    Science and Technology of Advanced Materials, 2026年12月31日
    研究論文（学術雑誌）
  • Superacid-resistant macrocyclic BODIPYs
    Keita Watanabe, Gentaro Honda, Yuki Terauchi, Shunsuke Mamiya, Yuya Inaba, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong, Yusaku Yamaguchi, Yuichi Kitagawa, Yasuchika Hasegawa, Yuki Ide, Min Gao, Tomoki Yoneda, Yasuhide Inokuma
    Nature Communications, 2026年03月19日
    研究論文（学術雑誌）
  • Computational Exploration of Polymer Mechanochemistry: Quantitation of Activation Force and Systematic Discovery of Reaction Sites by the Extended Artificial Force-Induced Reaction Method
    Julong Jiang, Koji Kubota, Yu Harabuchi, Mingoo Jin, Zhi Jian Wang, Tasuku Nakajima, Hajime Ito, Jian Ping Gong, Satoshi Maeda
    Journal of the American Chemical Society, 2025年09月10日
    研究論文（学術雑誌）
  • Yielding of Double-Network Hydrogels with Systematically Controlled Tetra-PEG First Networks
    Takahiro Matsuda, Naohiro Kashimura, Takamasa Sakai, Tasuku Nakajima, Takuto Matsushita, Jian Ping Gong
    Macromolecules, 58, 12, 6017, 6032, American Chemical Society (ACS), 2025年06月09日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Osmosis‐Induced Mechanical Disintegration of Polymer Network Gels
    Shou Ohmura, Kosei Oikawa, Takuya Nishimura, Ryuji Kiyama, Jian Ping Gong, Tasuku Nakajima
    Small, Wiley, 2025年05月19日, ［査読有り］, ［最終著者, 責任著者］
    研究論文（学術雑誌）, Abstract

    A polymer network soaked in its good solvent absorbs the solvent molecules to swell up. The structurally possible swelling range of a polymer network is from its dried state to the structural swelling limit where its network strands reach their stretching limit. However, swelling of a polymer network to near its structural limit has not been realized due to the thermodynamic limitation. Here, this research succeeds in excessive swelling of polymer networks to or even beyond their structural swelling limit. For the excess swelling, dense linear polymers are repeatedly introduced inside a polymer network of interest. The linear polymers, trapped inside the polymer network, generate extremely high osmotic pressure and make the polymer network swell excessively. The resulting polymer networks, overswollen beyond their structural limit, disintegrate into microgels due to catastrophic scission of the polymer network strands, analogous to osmotic hemolysis of red blood cells in a hypotonic solution. This research is expected to contribute to osmosis‐induced mechanodegradation of polymer network materials and well‐controlled, swelling‐based mechanochemistry.
  • Effect of the Second Network on First Network Rupture and the Origin of Energy Dissipation in Double Network Hydrogels
    Zhi Jian Wang, Gumi Wei, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    Macromolecules, 58, 9, 4835, 4846, American Chemical Society (ACS), 2025年05月01日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Hydrogels with prestressed tensegrity structures
    Bin Xue, Xu Han, Haoqi Zhu, Qingtai Li, Yu Zhang, Ming Bai, Ying Li, Yiran Li, Meng Qin, Tasuku Nakajima, Wei Wang, Jian Ping Gong, Yi Cao
    Nature Communications, 16, 1, Springer Science and Business Media LLC, 2025年04月16日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Rapid self-strengthening in double-network hydrogels triggered by bond scission
    Zhi Jian Wang, Wei Li, Xueyu Li, Tasuku Nakajima, Michael Rubinstein, Jian Ping Gong
    Nature Materials, 2025年04月, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Mechanochemistry-Induced Universal Hydrogel Surface Modification for Orientation and Enhanced Differentiation of Skeletal Muscle Myoblasts
    Yuheng Nie, Qifeng Mu, Yanpeng Sun, Zannatul Ferdous, Lei Wang, Cewen Chen, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong, Shinya Tanaka, Masumi Tsuda
    ACS Applied Bio Materials, 8, 4, 3144, 3155, American Chemical Society (ACS), 2025年03月19日, ［査読有り］, ［責任著者］
    研究論文（学術雑誌）
  • Double-network hydrogels with a gradient hydrophobic coating that prevents water evaporation and allows strong adhesion to a solid substrate
    Shota Sakurai, Takayuki Kurokawa, Hidemitsu Furukawa, Jian Ping Gong, Tasuku Nakajima
    Polymer Journal, Springer Science and Business Media LLC, 2025年01月08日, ［査読有り］, ［招待有り］, ［最終著者, 責任著者］
    研究論文（学術雑誌）
  • Tensile Behaviors of Double Network Hydrogels with Varied First Network Topological and Chemical Structures
    Feixue Lu, Tasuku Nakajima, Yong Zheng, Hailong Fan, Jian Ping Gong
    Macromolecules, 57, 24, 11520, 11533, American Chemical Society (ACS), 2024年12月07日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Gigantic multilayered vesicle-like hydrogel-bilayer composites
    Naoto Horihata, Jian Ping Gong, Tasuku Nakajima
    Chemistry Letters, 53, 11, Oxford University Press (OUP), 2024年11月01日, ［査読有り］, ［最終著者, 責任著者］
    研究論文（学術雑誌）, Abstract

    Preparation of large vesicles with high stability is generally difficult. Here, we report the millimeter-scale multilayered vesicle-like hydrogel-bilayer composites with long-term stability through stabilization of the vesicular structure by polymerization of the lipid molecules and gelation of the inner solution. The well-oriented multilayered structure was examined by various methods. Reflecting the multilayered structure, the resulting vesicle-like composites exhibited extremely slow drug release behavior.
  • Unique stick–slip crack dynamics of double-network hydrogels under pure-shear loading
    Yong Zheng, Yiru Wang, Fucheng Tian, Tasuku Nakajima, Chung-Yuen Hui, Jian Ping Gong
    Proceedings of the National Academy of Sciences, 121, 30, Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024年07月17日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）, In this work, we have found that a prenotched double-network (DN) hydrogel, when subjected to tensile loading in a pure-shear geometry, exhibits intriguing stick–slip crack dynamics. These dynamics synchronize with the oscillation of the damage (yielding) zone at the crack tip. Through manipulation of the loading rate and the predamage level of the brittle network in DN gels, we have clarified that this phenomenon stems from the significant amount of energy dissipation required to form the damage zone at the crack tip, as well as a kinetic contrast between the rapid crack extension through the yielding zone (slip process) and the slow formation of a new yielding zone controlled by the external loading rate (stick process).
  • Hydrogel morphogenesis induced by force-controlled growth
    Zhi Jian Wang, Ji Lin, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    Proceedings of the National Academy of Sciences, 121, 27, Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024年06月26日, ［査読有り］, ［責任著者］
    研究論文（学術雑誌）, Morphogenesis is one of the most marvelous natural phenomena. The morphological characteristics of biological organs develop through growth, which is often triggered by mechanical force. In this study, we propose a bioinspired strategy for hydrogel morphogenesis through force-controlled chemical reaction and growth under isothermal conditions. We adopted a double network (DN) hydrogel with sacrificial bonds. Applying mechanical force to the gel caused deformation and sacrificial bond rupture. By supplying monomers to the gel, the radicals generated by the bond rupture triggered the formation of a new network inside the deformed gel. This new network conferred plasticity to the elastic gel, allowing it to maintain its deformed shape, along with increased volume and strength. We demonstrated that sheet-shaped DN hydrogels rapidly adopted various three-dimensional shapes at ambient temperature when subjected to forces such as drawing and blowing. This mechanism enables morphogenesis of elastic hydrogels and will promote the application of these materials in biomedical fields and soft machines.
  • Effect of the Activation Force of Mechanophore on Its Activation Selectivity and Efficiency in Polymer Networks
    Zhi Jian Wang, Shu Wang, Julong Jiang, Yixin Hu, Tasuku Nakajima, Satoshi Maeda, Stephen L. Craig, Jian Ping Gong
    Journal of the American Chemical Society, 146, 19, 13336, 13346, American Chemical Society (ACS), 2024年05月02日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Effect of Predamage on the Fracture Energy of Double-Network Hydrogels
    Yong Zheng, Yiru Wang, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    ACS Macro Letters, 130, 137, American Chemical Society (ACS), 2024年01月11日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Role of hierarchy structure on the mechanical adaptation of self-healing hydrogels under cyclic stretching
    Xueyu Li, Kunpeng Cui, Yong Zheng, Ya Nan Ye, Chengtao Yu, Wenqi Yang, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    Science Advances, 9, 51, American Association for the Advancement of Science (AAAS), 2023年12月22日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）, Soft materials with mechanical adaptability have substantial potential for various applications in tissue engineering. Gaining a deep understanding of the structural evolution and adaptation dynamics of soft materials subjected to cyclic stretching gives insight into developing mechanically adaptive materials. Here, we investigate the effect of hierarchy structure on the mechanical adaptation of self-healing hydrogels under cyclic stretching training. A polyampholyte hydrogel, composed of hierarchical structures including ionic bonds, transient and permanent polymer networks, and bicontinuous hard/soft-phase networks, is adopted as a model. Conditions for effective training, mild overtraining, and fatal overtraining are demonstrated in soft materials. We further reveal that mesoscale hard/soft-phase networks dominate the long-term memory effect of training and play a crucial role in the asymmetric dynamics of compliance changes and the symmetric dynamics of hydrogel shape evolution. Our findings provide insights into the design of hierarchical structures for adaptive soft materials.
  • Azobenzene as a photoswitchable mechanophore
    Yiran Li, Bin Xue, Jiahui Yang, Julong Jiang, Jing Liu, Yanyan Zhou, Junsheng Zhang, Mengjiao Wu, Yuan Yuan, Zhenshu Zhu, Zhi Jian Wang, Yulan Chen, Yu Harabuchi, Tasuku Nakajima, Wei Wang, Satoshi Maeda, Jian Ping Gong, Yi Cao
    Nature Chemistry, 16, 3, 446, 455, Springer Science and Business Media LLC, 2023年12月05日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Thermoresponsive Lamellar Hydrogels with Tunable Turbidity, Structural Color, and Anisotropic Swelling
    Yang Han, Yunzhou Guo, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    ACS Applied Materials & Interfaces, 2023年11月29日, ［査読有り］, ［責任著者］
    研究論文（学術雑誌）
  • Swelling Effect on the Yielding, Elasticity, and Fracture of Double-Network Hydrogels with an Inhomogeneous First Network
    Yong Zheng, Tasuku Nakajima, Wei Cui, Chung-Yuen Hui, Jian Ping Gong
    Macromolecules, 56, 11, 3962, 3972, American Chemical Society (ACS), 2023年05月17日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Inverse mechanical-swelling coupling of a highly deformed double-network gel
    Chika Imaoka, Tasuku Nakajima, Tsutomu Indei, Masaya Iwata, Wei Hong, Alba Marcellan, Jian Ping Gong
    Science Advances, 9, 19, American Association for the Advancement of Science (AAAS), 2023年05月10日, ［査読有り］, ［責任著者］
    研究論文（学術雑誌）, Mechanical behaviors of a polymer gel are coupled with its swelling behavior. It has been known that typical hydrogels display extension-induced swelling and drying-induced stiffening, called normal mechanical-swelling coupling. In this study, we experimentally found that highly extended double-network (DN) hydrogels exhibit abnormal inverse mechanical-swelling coupling such as extension-induced deswelling and drying-induced softening. We established theoretical hyperelastic and swelling models that reproduced all the complicated mechanical and swelling trends of the highly deformed DN hydrogels. From these theoretical analyses, it is considered that the inverse mechanical-swelling coupling of a DN gel is derived from the extreme nonlinear elasticity of its first network at its ultimate deformation state. These findings contribute toward the understanding of the mechanics of rubber-like materials up to their ultimate deformation and fracture limit.
  • Mechanical Model for Super-Anisotropic Swelling of the Multi-Cylindrical PDGI/PAAm Gels
    Tasuku Nakajima, Kei Mito, Jian Ping Gong
    Polymers, 15, 7, 1624, 1624, MDPI AG, 2023年03月24日, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, MC-PDGI/PAAm gels are cylindrical composite gels containing poly(dodecyl glyceryl itaconate) (PDGI) as a polymerized lipid oriented in a multilayer tubular shape within a polyacrylamide (PAAm) network. The most unique feature of the MC-PDGI/PAAm gel is its super-anisotropic swelling, wherein the diameter of the gel increases, but the length decreases with an increase in the volume of the gel. Through swelling and small-angle X-ray diffraction experiments, we investigated the effects of PDGI lipid bilayers and polymer network on the swelling of the MC-PDGI/PAAm gel, which suggests that the swelling anisotropy of the MC-PDGI/PAAm gel is dominated by the elasticity of the PDGI bilayers. Furthermore, we investigated the equation of state of the gel that roughly reproduced the experimental swelling results. These findings are crucial for realizing the controlled super-anisotropic swelling of MC-PDGI/PAAm gels and their applications as anisotropic actuation devices.
  • In Situ and Real-Time Visualization of Mechanochemical Damage in Double-Network Hydrogels by Prefluorescent Probe via Oxygen-Relayed Radical Trapping
    Yong Zheng, Julong Jiang, Mingoo Jin, Daiyo Miura, Fei Xue Lu, Koji Kubota, Tasuku Nakajima, Satoshi Maeda, Hajime Ito, Jian Ping Gong
    Journal of the American Chemical Society, 145, 13, 7376, 7389, American Chemical Society (ACS), 2023年03月23日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Squid/synthetic polymer double-network gel: elaborated anisotropy and outstanding fracture toughness characteristics
    Shou Ohmura, Tasuku Nakajima, Masahiro Yoshida, Jian Ping Gong
    NPG Asia Materials, 15, 1, Springer Science and Business Media LLC, 2023年01月20日, ［査読有り］, ［責任著者］
    研究論文（学術雑誌）, Abstract

    The hierarchical anisotropy of a biotissue plays an essential role in its elaborate functions. To mimic the anisotropy-based functions of biotissues, soft and wet synthetic hydrogels with sophisticated biotissue-like anisotropy have been extensively explored. However, most existing synthetically manufactured anisotropic hydrogels exhibit fundamental anisotropy and poor mechanical toughness characteristics. In this paper, natural/synthetic hybrid double-network (DN) hydrogels with hierarchical anisotropy and high toughness characteristics are reported. These DN gels are prepared directly by using a squid mantle as an anisotropic soft bioproduct for the primary network and polyacrylamide (PAAm) as a synthetic polymer for the secondary network. The obtained squid/PAAm DN gel maintains the complex orientation of the muscle fibers of the squid mantle and exhibits anisotropic, enhanced mechanical properties and excellent fracture resistance due to its unique composite structure. This hybrid strategy provides a general method for preparing hydrogels with elaborated anisotropy and determining functions derived from the anisotropy.
  • Sustainable mechanochemical growth of double-network hydrogels supported by vascular-like perfusion
    Gumi Wei, Yumeko Kudo, Takahiro Matsuda, Zhi Jian Wang, Qi Feng Mu, Daniel R. King, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    Materials Horizons, Royal Society of Chemistry (RSC), 2023年, ［査読有り］, ［責任著者］
    研究論文（学術雑誌）, Double-network (DN) gels are unique mechanochemical materials owing to their structures that can be dynamically remodelled during use.
  • Effect of Salt on Dynamic Mechanical Behaviors of Polyampholyte Hydrogels
    Xueyu Li, Feng Luo, Tao Lin Sun, Kunpeng Cui, Reina Watanabe, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    Macromolecules, 56, 2, 535, 544, American Chemical Society (ACS), 2022年12月16日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Computational Exploration of Polymer Mechanochemistry: Quantitation of Activation Force and Systematic Discovery of Reaction Sites Utilizing Two Forces
    Julong Jiang, Koji Kubota, Mingoo Jin, Zhi Jian Wang, Tasuku Nakajima, Hajime Ito, Jian Ping Gong, Satoshi Maeda
    American Chemical Society (ACS), 2022年11月23日
    A series of mechanophores were studied computationally by employing the AFIR (Artificial Force Induced Reaction) method, which applies an artificial force on the molecule to trigger reactions, and meanwhile with a tensile force to simulate a mechanochemical reaction. The calculation results were both qualitatively and quantitatively consistent to those reported experimentally, indicating that the AFIR is a reliable approach to studying mechanochemical reactions. It was then applied to the study of retro-Diels-Alder reactions for the theoretical predictions of activation force levels which are currently unavailable. Moreover, it also helped to reveal the favored geometry for the enhancement of force effect. Later, the AFIR method was employed to study the mechanodegradation of generic polymers. The substituents effect and the polymer tacticity in strengthening the mechanical responsiveness, were highlighted by our study. Given the importance of cross-linker molecules in the double-network (DN) hydrogels, a fully automatic search of mechanochemical transformation pathways of a commonly used cross-linker molecule, N,N'-methylenebisacrylamide (MBAA), was also performed by the AFIR method. Through the work described in this article, we demonstrated that, in the field of polymer mechanochemistry, the AFIR method utilizing two forces is a simple but effective tool to give accurate predictions of activation force levels at any given timescale. In the meantime, the mechanistic study of mechanochemical reactions shown in this article is believed to provide insightful suggestions for the further design and application of mechanophores.
  • Nanoscale TEM Imaging of Hydrogel Network Architecture
    Ryuji Kiyama, Masahiro Yoshida, Takayuki Nonoyama, Tomáš Sedlačík, Hiroshi Jinnai, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    Advanced Materials, 35, 1, 2208902, 2208902, Wiley, 2022年11月18日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Force-triggered rapid microstructure growth on hydrogel surface for on-demand functions
    Qifeng Mu, Kunpeng Cui, Wang Zhi jian, Takahiro Matsuda, Wei Cui, Hinako Kato, Shotaro Namiki, Tomoko Yamazaki, Martin Frauenlob, Takayuki Nonoyama, Masumi Tsuda, Shinya Tanaka, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    Nature Communications, 13, 1, Springer Science and Business Media {LLC}, 2022年10月20日, ［査読有り］, ［責任著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, AbstractLiving organisms share the ability to grow various microstructures on their surface to achieve functions. Here we present a force stamp method to grow microstructures on the surface of hydrogels based on a force-triggered polymerisation mechanism of double-network hydrogels. This method allows fast spatial modulation of the morphology and chemistry of the hydrogel surface within seconds for on-demand functions. We demonstrate the oriented growth of cells and directional transportation of water droplets on the engineered hydrogel surfaces. This force-triggered method to chemically engineer the hydrogel surfaces provides a new tool in addition to the conventional methods using light or heat, and will promote the wide application of hydrogels in various fields.
  • Rate-Independent Self-Healing Double Network Hydrogels Using a Thixotropic Sacrificial Network
    Tomoki Yasui, Yong Zheng, Tasuku Nakajima, Eiji Kamio, Hideto Matsuyama, Jian Ping Gong
    Macromolecules, 55, 21, 9547, 9557, American Chemical Society (ACS), 2022年10月18日, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Azo-Crosslinked Double-Network Hydrogels Enabling Highly Efficient Mechanoradical Generation
    Zhi Jian Wang, Julong Jiang, Qifeng Mu, Satoshi Maeda, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    Journal of the American Chemical Society, American Chemical Society (ACS), 2022年02月11日, ［査読有り］, ［責任著者］
    研究論文（学術雑誌）
  • Unique crack propagation of double network hydrogels under high stretch
    Ye Zhang, Kazuki Fukao, Takahiro Matsuda, Tasuku Nakajima, Katsuhiko Tsunoda, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    Extreme Mechanics Letters, 51, 101588, 101588, Elsevier BV, 2022年02月, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）
  • Surfactant induced bilayer-micelle transition for emergence of functions in anisotropic hydrogel
    Md Anamul Haque, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Gen Kamita, Zannatul Fatema, Jian Ping Gong
    Journal of Materials Chemistry B, 10, 41, 8386, 8397, Royal Society of Chemistry (RSC), 2022年, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）, The polymer-surfactant-assembled lamellar bilayer structure in the hydrogel matrix is tuned by simple molecular triggering to achieve variable macroscopic functionalities of soft photonic hydrogel.
  • Synthesis of degradable double network gels using a hydrolysable cross-linker
    Takanori Yokoi, Akinori Kuzuya, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Yuichi Ohya
    Polymer Chemistry, 13, 25, 3756, 3762, Royal Society of Chemistry (RSC), 2022年, ［査読有り］
    研究論文（学術雑誌）, Biodegradable double network (DN) gels with remarkably high mechanical strength and toughness were synthesised. The biodegradable DN gels can be potentially applied in biomedical applications such as cartilage regeneration.
  • Facile preparation of cellulose hydrogel with Achilles tendon-like super strength through aligning hierarchical fibrous structure
    Yun Zhou Guo, Tasuku Nakajima, Md. Tariful Islam Mredha, Hong Lei Guo, Kunpeng Cui, Yong Zheng, Wei Cui, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    Chemical Engineering Journal, 428, 132040, 132040, Elsevier {BV}, 2022年01月, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際共著］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • How chain dynamics affects crack initiation in double-network gels
    Yong Zheng, Takahiro Matsuda, Tasuku Nakajima, Wei Cui, Ye Zhang, Chung-Yuen Hui, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    Proceedings of the National Academy of Sciences, 118, 49, 2021年12月07日, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際共著］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Revisiting the Origins of the Fracture Energy of Tough Double-Network Hydrogels with Quantitative Mechanochemical Characterization of the Damage Zone
    Takahiro Matsuda, Runa Kawakami, Tasuku Nakajima, Yukiko Hane, Jian Ping Gong
    Macromolecules, 54, 22, 10331, 10339, American Chemical Society ({ACS}), 2021年11月23日, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Nanophase Separation in Immiscible Double Network Elastomers Induces Synergetic Strengthening, Toughening, and Fatigue Resistance
    Yong Zheng, Ryuji Kiyama, Takahiro Matsuda, Kunpeng Cui, Xueyu Li, Wei Cui, Yunzhou Guo, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    Chemistry of Materials, 33, 9, 3321, 3334, American Chemical Society ({ACS}), 2021年05月11日, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Molecular mechanism of abnormally large nonsoftening deformation in a tough hydrogel
    Ya Nan Ye, Kunpeng Cui, Wei Hong, Xueyu Li, Chengtao Yu, Dominique Hourdet, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    Proceedings of the National Academy of Sciences, 118, 14, e2014694118, e2014694118, Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021年04月06日, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Tough soft materials usually show strain softening and inelastic deformation. Here, we study the molecular mechanism of abnormally large nonsoftening, quasi-linear but inelastic deformation in tough hydrogels made of hyperconnective physical network and linear polymers as molecular glues to the network. The interplay of hyperconnectivity of network and effective load transfer by molecular glues prevents stress concentration, which is revealed by an affine deformation of the network to the bulk deformation up to sample failure. The suppression of local stress concentration and strain amplification plays a key role in avoiding necking or strain softening and endows the gels with a unique large nonsoftening, quasi-linear but inelastic deformation.
  • Experimental Verification of the Balance between Elastic Pressure and Ionic Osmotic Pressure of Highly Swollen Charged Gels
    Tasuku Nakajima, Ken-ichi Hoshino, Honglei Guo, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    Gels, 7, 2, 39, 39, MDPI AG, 2021年04月01日, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）, The equilibrium swelling degree of a highly swollen charged gel has been thought to be determined by the balance between its elastic pressure and ionic osmotic pressure. However, the full experimental verification of this balance has not previously been conducted. In this study, we verified the balance between the elastic pressure and ionic osmotic pressure of charged gels using purely experimental methods. We used tetra-PEG gels created using the molecular stent method (St-tetra-PEG gels) as the highly swollen charged gels to precisely and separately control their network structure and charge density. The elastic pressure of the gels was measured through the indentation test, whereas the ionic osmotic pressure was determined by electric potential measurement without any strong assumptions or fittings. We confirmed that the two experimentally determined pressures of the St-tetra-PEG gels were well balanced at their swelling equilibrium, suggesting the validity of the aforementioned relationship. Furthermore, from single-strand level analysis, we investigated the structural requirements of the highly swollen charged gels in which the elasticity and ionic osmosis are balanced at their swelling equilibrium.
  • Correction to Preparation of Tough Double- and Triple-Network Supermacroporous Hydrogels through Repeated Cryogelation
    Tomáš Sedlačík, Takayuki Nonoyama, Honglei Guo, Ryuji Kiyama, Tasuku Nakajima, Yoshihiro Takeda, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    Chemistry of Materials, 32, 24, 10737, 10737, American Chemical Society ({ACS}), 2020年12月22日
    研究論文（学術雑誌）
  • Polyzwitterions as a Versatile Building Block of Tough Hydrogels: From Polyelectrolyte Complex Gels to Double-Network Gels
    Haiyan Yin, Daniel R. King, Tao Lin Sun, Yoshiyuki Saruwatari, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    ACS Applied Materials & Interfaces, American Chemical Society ({ACS}), 2020年11月04日, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Crack Tip Field of a Double-Network Gel: Visualization of Covalent Bond Scission through Mechanoradical Polymerization
    Takahiro Matsuda, Runa Kawakami, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    Macromolecules, American Chemical Society ({ACS}), 2020年10月27日, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Preparation of Tough Double- and Triple-Network Supermacroporous Hydrogels through Repeated Cryogelation
    Tomáš Sedlačík, Takayuki Nonoyama, Honglei Guo, Ryuji Kiyama, Tasuku Nakajima, Yoshihiro Takeda, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    Chemistry of Materials, 32, 19, 8576, 8586, American Chemical Society ({ACS}), 2020年10月13日, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Chitin-Based Double-Network Hydrogel as Potential Superficial Soft-Tissue-Repairing Materials
    Junchao Huang, Martin Frauenlob, Yuki Shibata, Lei Wang, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Masumi Tsuda, Shinya Tanaka, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    Biomacromolecules, American Chemical Society ({ACS}), 2020年10月12日, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Effect of the constituent networks of double-network gels on their mechanical properties and energy dissipation process
    Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Hidemitsu Furukawa, Jian Ping Gong
    Soft Matter, 16, 37, 8618, 8627, Royal Society of Chemistry (RSC), 2020年10月, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）,

    The relationship between composition and mechanical properties of tough double-network hydrogels was clarified by systematic experiments and theoretical investigations.

  • Lamellar Bilayer to Fibril Structure Transformation of Tough Photonic Hydrogel under Elongation
    M. Anamul Haque, Kunpeng Cui, Muhammad Ilyas, Takayuki Kurokawa, Alba Marcellan, Annie Brulet, Riku Takahashi, Tasuku Nakajima, J. Ping Gong
    Macromolecules, American Chemical Society (ACS), 2020年06月12日, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Effect of Relative Strength of Two Networks on the Internal Fracture Process of Double Network Hydrogels As Revealed by in Situ Small-Angle X-ray Scattering
    Kazuki Fukao, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Takahiko Kawai, Jian Ping Gong
    Macromolecules, American Chemical Society ({ACS}), 2020年02月25日, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Effect of void structure on the toughness of double network hydrogels
    Tasuku Nakajima, Hidemitsu Furukawa, Yoshimi Tanaka, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    Soft Matter, 16, 37, 8618, 8627, Wiley, 2020年
    研究論文（学術雑誌）
  • Double-network gels as polyelectrolyte gels with salt-insensitive swelling properties
    Tasuku Nakajima, Takaharu Chida, Kei Mito, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    Soft Matter, 16, 23, 5487, 5496, Royal Society of Chemistry ({RSC}), 2020年, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Polyelectrolyte gels exhibit intrinsic salt-sensitive swelling behaviour, which causes size instability in ionic environments. Thus, polyelectrolyte gels that show salt-insensitive swelling have been anticipated for applications in ionic environments, such as medical materials used in vivo. We found that double-network (DN) gels consisting of both a polyelectrolyte network and a non-ionic network are resistant to salt-sensitive swelling. This resistance is attributed to their lower osmotic pressure originating from mobile ions relative to the osmotic pressure of mixing at swelling equilibrium. Our investigation indicated that the two contrasting network structures within the DN gels are vital for achieving these properties, where the structures include a highly prestretched and sparse polyelectrolyte network and a coiled and dense non-ionic network. The salt-insensitivity of the DN gels will lead to their unique applications in ionic environments.
  • Relaxation Dynamics and Underlying Mechanism of a Thermally Reversible Gel from Symmetric Triblock Copolymer
    Ya Nan Ye, Kunpeng Cui, Tsutomu Indei, Tasuku Nakajima, Dominique Hourdet, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    Macromolecules, American Chemical Society ({ACS}), 2019年11月26日, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Tough Double-Network Gels and Elastomers from the Nonprestretched First Network
    Tasuku Nakajima, Yuhei Ozaki, Ryo Namba, Kumi Ota, Yuki Maida, Takahiro Matsuda, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    ACS Macro Letters, 8, 11, 1407, 1412, American Chemical Society ({ACS}), 2019年11月19日, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Effect of Structure Heterogeneity on Mechanical Performance of Physical Polyampholytes Hydrogels
    Kunpeng Cui, Ya Nan Ye, Tao Lin Sun, Liang Chen, Xueyu Li, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Jian Ping Gong
    Macromolecules, 52, 19, 7369, 7378, 2019年10月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Internal Damage Evolution in Double-Network Hydrogels Studied by Microelectrode Technique
    Honglei Guo, Wei Hong, Takayuki Kurokawa, Takahiro Matsuda, Zi Liang Wu, Tasuku Nakajima, Masakazu Takahata, Taolin Sun, Ping Rao, Jian Ping Gong
    Macromoledules, 52, 18, 7114, 7122, 2019年09月, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Tough double network elastomers reinforced by the amorphous cellulose network
    Joji Murai, Tasuku Nakajima, Takahiro Matsuda, Katsuhiko Tsunoda, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    Polymer, 178, 121686, 121686, Elsevier {BV}, 2019年09月, ［査読有り］, ［責任著者］
    研究論文（学術雑誌）
  • 鍛えて成長するゲル―破壊による創造の材料科学―　　　　　　　　　　　　　　　
    松田昂大, 中島 祐, 龔 剣萍
    現代化学, 581, 53, 57, 2019年08月, ［招待有り］
    日本語, 研究論文（学術雑誌）
  • Tough Triblock Copolymer Hydrogels with Different Micromorphologies for Medical and Sensory Materials
    Hui Jie Zhang, Feng Luo, Yanan Ye, Tao Lin Sun, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima
    ACS Applied Polymer Materials, 1, 8, 1948, 1953, 2019年08月, ［査読有り］, ［最終著者, 責任著者］, ［国際共著］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Fabrication of Tough and Stretchable Hybrid Double-Network Elastomers Using Ionic Dissociation of Polyelectrolyte in Nonaqueous Media
    Takahiro Matsuda, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    Chemistry of Materials, 31, 10, 3766, 3776, American Chemical Society ({ACS}), 2019年05月28日, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Hydrophobic Hydrogels with Fruit‐Like Structure and Functions
    Guo Hui, Nakajima Tasuku, Hourdet Dominique, Marcellan Alba, Creton Costantino, Hong Wei, Kurokawa Takayuki, Gong Jian Ping
    Advanced Materials, 31, 25, e1900702, 2019年05月, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Mechanoresponsive self-growing hydrogels inspired by muscle training
    Takahiro Matsuda, Runa Kawakami, Ryo Namba, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    Science, 363, 6426, 504, 508, American Association for the Advancement of Science ({AAAS}), 2019年02月01日, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Damage cross-effect and anisotropy in tough double network hydrogels revealed by biaxial stretching
    Thanh-Tam Mai, Takahiro Matsuda, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong, Kenji Urayama
    Soft Matter, Royal Society of Chemistry ({RSC}), 2019年, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Network elasticity of a model hydrogel as a function of swelling ratio: from shrinking to extreme swelling states
    Ken-ichi Hoshino, Tasuku Nakajima, Takahiro Matsuda, Takamasa Sakai, Jian Ping Gong
    SOFT MATTER, 14, 47, 9693, 9701, 2018年12月, ［査読有り］, ［責任著者］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • 刺激応答性発色ゲル
    堀端修人, 中島 祐, 龔 剣萍
    応用物理学会・有機分子・バイオエレクトロニクス分科会 会誌, 29, 4, 232, 235, 2018年11月, ［招待有り］
    日本語
  • Elastic–Plastic Transformation of Polyelectrolyte Complex Hydrogels from Chitosan and Sodium Hyaluronate
    Ran Shi, Tao Lin Sun, Feng Luo, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Yue Zhen Bin, Michael Rubinstein, Jian Ping Gong
    Macromolecules, 51, 21, 8887, 8898, American Chemical Society ({ACS}), 2018年11月, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Hydrogels formed by polyelectrolyte complexation (PEC) of oppositely charged biopolymers, free of any chemical additives, are promising biomaterials. In this work, the mechanical behavior of hydrogels consisting of positively charged chitosan and negatively charged sodium hyaluronate (HA) at balanced charge composition is investigated. These hydrogels exhibit strong tensile strain and strain rate dependence. They are elastic-like, independent of the strain rate at small strain, but exhibit plastic-like behavior above the yield point by showing a monotonous decrease of the stress. The cyclic tensile test demonstrates that these hydrogels exhibit small and quickly recoverable hysteresis in the elastic-like region, but large and partially recoverable hysteresis above the yield point. The stress relaxation experiment shows a plateau in the reduced stress followed by an abrupt fracture, and the time-to-failure decreases exponentially with increasing applied step-strain. Such elastic-to-plastic-like transformation of the biopolymer PEC gels is quite different from the behaviors of PEC hydrogels formed by oppositely charged vinyl-type synthetic polyelectrolytes due to the difference in flexibility, charge density, and ionic bond strength of these polymers.
  • Tough Particle-Based Double Network Hydrogels for Functional Solid Surface Coatings
    Riku Takahashi, Kouichi Shimano, Haruka Okazaki, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Daniel R. King, Jian Ping Gong
    Advanced Materials Interfaces, 1801018, 1801018, Wiley, 2018年10月04日, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Micro patterning of hydroxyapatite by soft lithography on hydrogels for selective osteoconduction
    Ryuji Kiyama, Takayuki Nonoyama, Susumu Wada, Shingo Semba, Nobuto Kitamura, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Kazunori Yasuda, Shinya Tanaka, Jian Ping Gong
    Acta Biomaterialia, 81, 60, 69, Elsevier {BV}, 2018年10月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）, Mechanically robust hydrogels are promising biomaterials as artificial supportive tissue. These applications require selective and robust bonding of the hydrogels to living tissue. Recently, we achieved strong in vivo bone bonding of a tough double network (DN) hydrogel, a potential material for use as artificial cartilage and tendon, by hybridizing osteoconductive hydroxyapatite (HAp) in the gel surface layer. In this work, we report micro patterning of HAp at the surface of the DN hydrogel for selective osteoconduction. Utilizing the dissolution of HAp in an acidic environment, the soft lithography technique using an acid gel stamp was adopted to form a high-resolution HAp pattern on the gel. The HAp-patterned gel showed well-regulated migration and adhesion of cells in vitro. Moreover, the HAp-patterned gel showed selective and robust bonding to the rabbit bone tissue in vivo. This HAp soft lithography technique allows for simple and quick preparation of tailor-made osteoconductive hydrogels and can be applied to other hydrogels for selective bone bonding. STATEMENT OF SIGNIFICANCE: Hydrogels, preserving large amount of water, have been studied for next-generation artificial soft tissues. However, fixation of hydrogels to living tissue was unsolved issue for clinical application. Recently, we achieved robust bonding of a tough double network gel to bone in vivo by coating of osteoconductive hydroxyapatite in the gel surface layer. For further progress for practical use, we report the micro patterning of HAp at the surface of the DN hydrogel by using soft lithography technique, to perform selective bonding to only objective area without unnecessary coalescence. The HAp lithography technique is simple, quick and non-toxic method to prepare tailor-made osteoconductive hydrogels and has universality of species of hydrogels.
  • Distinctive Characteristics of Internal Fracture in Tough Double Network Hydrogels Revealed by Various Modes of Stretching
    Thanh-Tam Mai, Takahiro Matsuda, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong, Kenji Urayama
    Macromolecules, 51, 14, 5245, 5257, American Chemical Society ({ACS}), 2018年07月24日, ［査読有り］, ［国際誌］
    研究論文（学術雑誌）
  • Tough and Self-Recoverable Thin Hydrogel Membranes for Biological Applications
    Ya Nan Ye, Martin Frauenlob, Lei Wang, Masumi Tsuda, Tao Lin Sun, Kunpeng Cui, Riku Takahashi, Hui Jie Zhang, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Shinya Tanaka, Jian Ping Gong
    Advanced Functional Materials, 28, 31, 1801489, 2018年06月, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • A Facile Method to Fabricate Anisotropic Hydrogels with Perfectly Aligned Hierarchical Fibrous Structures
    Md. Tariful Islam Mredha, Yun Zhou Guo, Takayuki Nonoyama, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    Advanced Materials, 30, 9, 1704937, Wiley-VCH Verlag, 2018年03月01日, ［査読有り］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Tough and variable-band-gap photonic hydrogel displaying programmable angle-dependent colors
    Md. Anamul Haque, Kei Mito, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Muhammad Ilyas, Jian Ping Gong
    ACS Omega, 3, 1, 55, 62, American Chemical Society, 2018年, ［査読有り］, ［国際共著］, ［国際誌］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Anisotropic Growth of Hydroxyapatite in Stretched Double Network Hydrogel
    Kazuki Fukao, Takayuki Nonoyama, Ryuji Kiyama, Kazuya Furusawa, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    ACS Nano, 11, 12, 12103, 12110, American Chemical Society, 2017年12月26日, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • ダブルネットワークゲル（ DN ゲル）の軟骨応用に向けた検討
    野々山貴行, 中島祐, 黒川孝幸, 北村信人, 安田和則, 龔剣萍
    FC Report, 35, 4, 148, 152, 2017年10月
    日本語
  • Water-Triggered Ductile-Brittle Transition of Anisotropic Lamellar Hydrogels and Effect of Confinement on Polymer Dynamics
    Muhammad Ilyas, Md. Anamul Haque, Youfeng Yue, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Jian Ping Gong
    MACROMOLECULES, 50, 20, 8169, 8177, 2017年10月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Supramolecular hydrogels with multi-cylindrical lamellar bilayers: Swelling-induced contraction and anisotropic molecular diffusion
    Kei Mito, Md. Anamul Haque, Tasuku Nakajima, Maki Uchiumi, Takayuki Kurokawa, Takayuki Nonoyama, Jian Ping Gong
    POLYMER, 128, 373, 378, 2017年10月, ［査読有り］, ［責任著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Anisotropic tough double network hydrogel from fish collagen and its spontaneous in vivo bonding to bone
    Md. Tariful Islam Mredha, Nobuto Kitamura, Takayuki Nonoyama, Susumu Wada, Keiko Goto, Xi Zhang, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Yasuaki Takagi, Kazunori Yasuda, Jian Ping Gong
    BIOMATERIALS, 132, 85, 95, 2017年07月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Tough polyion-complex hydrogels from soft to stiff controlled by monomer structure
    Feng Luo, Tao Lin Sun, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Xufeng Li, Honglei Guo, Yiwan Huang, Huijie Zhang, Jian Ping Gong
    POLYMER, 116, 487, 497, 2017年05月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Bulk Energy Dissipation Mechanism for the Fracture of Tough and Self-Healing Hydrogels
    Tao Lin Sun, Feng Luo, Wei Hong, Kunpeng Cui, Yiwan Huang, Hui Jie Zhang, Daniel R. King, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    MACROMOLECULES, 50, 7, 2923, 2931, 2017年04月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Energy-Dissipative Matrices Enable Synergistic Toughening in Fiber Reinforced Soft Composites
    Yiwan Huang, Daniel R. King, Tao Lin Sun, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS, 27, 9, 2017年03月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Generalization of the sacrificial bond principle for gel and elastomer toughening
    Nakajima, Tasuku
    Polymer Journal, 49, 6, 2017年
    研究論文（学術雑誌）
  • 内部に傾斜構造を有する微粒子複合ゲルの刺激応答性形態変化
    中島祐, 中島祐, 樋渡堅太, HU Jian, 黒川孝幸, 黒川孝幸, GONG Jian Ping, GONG Jian Ping
    高分子論文集, 74, 4, 311, 318, 2017年, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
    日本語
  • Double Networkゲルをマトリックスとした骨組織類似構造の創製　　　　　　　　　　　　　　　
    深尾 一城, 野々山 貴行, 黒川 孝幸, 中島 祐, きょう 剣萍
    日本バイオマテリアル学会大会予稿集, シンポジウム2016, 237, 237, 日本バイオマテリアル学会, 2016年11月
    日本語
  • 刺激応答性構造色と異方的物性を示すリオトロピック液晶ゲル
    中島祐, 龔剣萍
    液晶, 20, 4, 212, 217, 2016年10月, ［査読有り］, ［招待有り］
    日本語
  • Double-Network Hydrogels Strongly Bondable to Bones by Spontaneous Osteogenesis Penetration
    Takayuki Nonoyama, Susumu Wada, Ryuji Kiyama, Nobuto Kitamura, Md. Tariful Islam Mredha, Xi Zhang, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Yasuaki Takagi, Kazunori Yasuda, Jian Ping Gong
    ADVANCED MATERIALS, 28, 31, 6740, +, 2016年08月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Creep Behavior and Delayed Fracture of Tough Polyampholyte Hydrogels by Tensile Test
    Sadia Nazneen Karobi, Tao Lin Sun, Takayuki Kurokawa, Feng Luo, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Jian Ping Gong
    MACROMOLECULES, 49, 15, 5630, 5636, 2016年08月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Molecular Structure and Properties of Click Hydrogels with Controlled Dangling End Defect
    Ao-kai Zhang, Jun Ling, Kewen Li, Guo-dong Fu, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    JOURNAL OF POLYMER SCIENCE PART B-POLYMER PHYSICS, 54, 13, 1227, 1236, 2016年07月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Tough Physical Double-Network Hydrogels Based on Amphiphilic Triblock Copolymers
    Hui Jie Zhang, Tao Lin Sun, Ao Kai Zhang, Yumihiko Ikura, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Osamu Ito, Hiroyuki Ishitobi, Jian Ping Gong
    ADVANCED MATERIALS, 28, 24, 4884, 4890, 2016年06月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Self-Healing Behaviors of Tough Polyampholyte Hydrogels
    Abu Bin Ihsan, Tao Lin Sun, Takayuki Kurokawa, Sadia Nazneen Karobi, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Chanchal Kumar Roy, Feng Luo, Jian Ping Gong
    MACROMOLECULES, 49, 11, 4245, 4252, 2016年06月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Strong and Tough Polyion-Complex Hydrogels from Oppositely Charged Polyelectrolytes: A Comparative Study with Polyampholyte Hydrogels
    Feng Luo, Tao Lin Sun, Tasuku Nakajima, Daniel R. King, Takayuki Kurokawa, Yu Zhao, Abu Bin Ihsan, Xufeng Li, Honglei Guo, Jian Ping Gong
    MACROMOLECULES, 49, 7, 2750, 2760, 2016年04月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Quantitative Observation of Electric Potential Distribution of Brittle Polyelectrolyte Hydrogels Using Microelectrode Technique
    Honglei Guo, Takayuki Kurokawa, Masakazu Takahata, Wei Hong, Yoshinori Katsuyama, Feng Luo, Jamil Ahmed, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Jian Ping Gong
    MACROMOLECULES, 49, 8, 3100, 3108, 2016年04月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Yielding Criteria of Double Network Hydrogels
    Takahiro Matsuda, Tasuku Nakajima, Yuki Fukuda, Wei Hong, Takamasa Sakai, Takayuki Kurokawa, Ung-il Chung, Jian Ping Gong
    MACROMOLECULES, 49, 5, 1865, 1872, 2016年03月, ［査読有り］, ［責任著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • 二分子膜を有するゲルの構造転移と機能改変
    水戸京, 中島祐, 野々山貴行, 龔剣萍
    高分子論文集, 73, 2, 157, 165, 2016年, ［査読有り］, ［招待有り］
    日本語
  • Stretching-induced ion complexation in physical polyampholyte hydrogels
    Kunpeng Cui, Tao Lin Sun, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Liang Chen, Jian Ping Gong
    SOFT MATTER, 12, 43, 8833, 8840, 2016年, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Coupled instabilities of surface crease and bulk bending during fast free swelling of hydrogels
    Riku Takahashi, Yumihiko Ikura, Daniel R. King, Takayuki Nonoyama, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Hirotoshi Kuroda, Yoshihiro Tonegawa, Jian Ping Gong
    SOFT MATTER, 12, 23, 5081, 5088, 2016年, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Self-Adjustable Adhesion of Polyampholyte Hydrogels
    Chanchal Kumar Roy, Hong Lei Guo, Tao Lin Sun, Abu Bin Ihsan, Takayuki Kurokawa, Masakazu Takahata, Takayuki Nonoyama, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    ADVANCED MATERIALS, 27, 45, 7344, +, 2015年12月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Phase-Separation-Induced Anomalous Stiffening, Toughening, and Self-Healing of Polyacrylamide Gels
    Koshiro Sato, Tasuku Nakajima, Toshiyuki Hisamatsu, Takayuki Nonoyama, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    ADVANCED MATERIALS, 27, 43, 6990, +, 2015年11月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Free Reprocessability of Tough and Self-Healing Hydrogels Based on Polyion Complex
    Feng Luo, Tao Lin Sun, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Abu Bin Ihsan, Xufeng Li, Honglei Guo, Jian Ping Gong
    ACS MACRO LETTERS, 4, 9, 961, 964, 2015年09月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Friction of Zwitterionic Hydrogel by Dynamic Polymer Adsorption
    Jamil Ahmed, Tetsurou Yamamoto, Honglei Guo, Takayuki Kurokawa, Takayuki Nonoyama, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    MACROMOLECULES, 48, 15, 5394, 5401, 2015年08月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • 高強度ゲルをつくる
    中島祐, 龔剣萍
    高分子, 64, 6, 367, 369, 2015年05月, ［招待有り］
    日本語
  • Oppositely Charged Polyelectrolytes Form Tough, Self-Healing, and Rebuildable Hydrogels
    Feng Luo, Tao Lin Sun, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Yu Zhao, Koshiro Sato, Abu Bin Ihsan, Xufeng Li, Honglei Guo, Jian Ping Gong
    ADVANCED MATERIALS, 27, 17, 2722, +, 2015年05月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Polymer Adsorbed Bilayer Membranes Form Self-Healing Hydrogels with Tunable Superstructure
    Xufeng Li, Takayuki Kurokawa, Riku Takahashi, Md. Anamul Haque, Youfeng Yue, Tasuku Nakajima, Jan Ping Gong
    MACROMOLECULES, 48, 7, 2277, 2282, 2015年04月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Polymer Adsorbed Bilayer Membranes Form Self-Healing Hydrogels with Tunable Superstructure
    Xufeng Li, Takayuki Kurokawa, Riku Takahashi, Md. Anamul Haque, Youfeng Yue, Tasuku Nakajima, Jan Ping Gong
    MACROMOLECULES, 48, 7, 2277, 2282, 2015年04月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • 小さな力で多彩な色をだす構造色ゲル―新しいメカノクロミック材料の合成法とその応用
    中島祐, グン 剣萍
    化学, 70, 4, 32, 36, 2015年03月, ［招待有り］
    日本語
  • Swim bladder collagen forms hydrogel with macroscopic superstructure by diffusion induced fast gelation
    Md. Tariful Islam Mredha, Xi Zhang, Takayuki Nonoyama, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Yasuaki Takagid, Jian Ping Gong
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY B, 3, 39, 7658, 7666, 2015年, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Quasi-unidirectional shrinkage of gels with well-oriented lipid bilayers upon uniaxial stretching
    Tasuku Nakajima, Corentin Durand, Xu Feng Li, Md. Anamul Haque, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    SOFT MATTER, 11, 2, 237, 240, 2015年, ［査読有り］, ［筆頭著者, 責任著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Molecular structure of self-healing polyampholyte hydrogels analyzed from tensile behaviors
    Tao Lin Sun, Feng Luo, Takayuki Kurokawa, Sadia Nazneen Karobi, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    SOFT MATTER, 11, 48, 9355, 9366, 2015年, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • In Situ Observation of Ca2+ Diffusion-Induced Superstructure Formation of a Rigid Polyanion
    Zi Liang Wu, Riku Takahashi, Daisuke Sawada, Md. Arifuzzaman, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Jian Hu, Jian Ping Gong
    MACROMOLECULES, 47, 20, 7208, 7214, 2014年10月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Crack Blunting and Advancing Behaviors of Tough and Self-healing Polyampholyte Hydrogel
    Feng Luo, Tao Lin Sun, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Yu Zhao, Abu Bin Ihsan, Hong Lei Guo, Xu Feng Li, Jian Ping Gong
    MACROMOLECULES, 47, 17, 6037, 6046, 2014年09月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Mechano-actuated ultrafast full-colour switching in layered photonic hydrogels
    Youfeng Yue, Takayuki Kurokawa, Md Anamul Haque, Tasuku Nakajima, Takayuki Nonoyama, Xufeng Li, Itsuro Kajiwara, Jian Ping Gong
    NATURE COMMUNICATIONS, 5, 2014年08月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Control superstructure of rigid polyelectrolytes in oppositely charged hydrogels via programmed internal stress
    Riku Takahashi, Zi Liang Wu, Md Arifuzzaman, Takayuki Nonoyama, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    NATURE COMMUNICATIONS, 5, 2014年08月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Fracture Process of Microgel-Reinforced Hydrogels under Uniaxial Tension
    Jian Hu, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Zi Liang Wu, Song Miao Liang, Jian Ping Gong
    MACROMOLECULES, 47, 11, 3587, 3594, 2014年06月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Sliding Friction of Zwitterionic Hydrogel and Its Electrostatic Origin
    Jamil Ahmed, Honglei Guo, Tetsurou Yamamoto, Takayuki Kurokawa, Masakazu Takahata, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    MACROMOLECULES, 47, 9, 3101, 3107, 2014年05月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • 一軸配向二分子膜によるハイドロゲルの高靱性化　　　　　　　　　　　　　　　
    中島 祐, グン剣萍
    超分子研究会アニュアルレビュー, 34, 14, 15, 2014年03月, ［招待有り］
    日本語, 研究論文（学術雑誌）
  • Brittle-ductile transition of double network hydrogels: Mechanical balance of two networks as the key factor
    Saika Ahmed, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Md Anamul Haque, Jian Ping Gong
    POLYMER, 55, 3, 914, 923, 2014年02月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Proteoglycans and Glycosaminoglycans Improve Toughness of Biocompatible Double Network Hydrogels
    Yu Zhao, Tasuku Nakajima, Jing Jing Yang, Takayuki Kurokawa, Jian Liu, Jishun Lu, Shuji Mizumoto, Kazuyuki Sugahara, Nobuto Kitamura, Kazunori Yasuda, A. U. D. Daniels, Jian Ping Gong
    ADVANCED MATERIALS, 26, 3, 436, 442, 2014年01月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Geometric and edge effects on swelling-induced ordered structure formation in polyelectrolyte hydrogels
    Md. Arifuzzaman, Zi Liang Wu, Riku Takahashi, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    Macromolecules, 46, 22, 9083, 9090, 2013年11月26日, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Physical hydrogels composed of polyampholytes demonstrate high toughness and viscoelasticity
    Tao Lin Sun, Takayuki Kurokawa, Shinya Kuroda, Abu Bin Ihsan, Taigo Akasaki, Koshiro Sato, Md Anamul Haque, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    NATURE MATERIALS, 12, 10, 932, 937, 2013年10月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Lamellar hydrogels with high toughness and ternary tunable photonic stop-band
    You Feng Yue, M. Anamul Haque, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    Advanced Materials, 25, 22, 3106, 3110, 2013年06月11日, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Synthesis and Fracture Process Analysis of Double Network Hydrogels with a Well-Defined First Network
    Tasuku Nakajima, Yuki Fukuda, Takayuld Kurokawa, Takamasa Sakai, Ung-il Chung, Jian Ping Gong
    ACS MACRO LETTERS, 2, 6, 518, 521, 2013年06月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Double network hydrogels from polyzwitterions: high mechanical strength and excellent anti-biofouling properties
    Haiyan Yin, Taigo Akasaki, Tao Lin Sun, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Takayuki Nonoyama, Toshio Taira, Yoshiyuki Saruwatari, Jian Ping Gong
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY B, 1, 30, 3685, 3693, 2013年, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Characterization of internal fracture process of double network hydrogels under uniaxial elongation
    Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Saika Ahmed, Wen-li Wu, Jian Ping Gong
    SOFT MATTER, 9, 6, 1955, 1966, 2013年, ［査読有り］, ［筆頭著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • A phase diagram of neutral polyampholyte – from solution to tough hydrogel
    Abu Bin Ihsan, Tao Lin Sun, Shinya Kuroda, Md. Anamul Haque, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Jian Ping Gong
    Journal of Materials Chemistry B, 1, 36, 4555, 4562, 2013年, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • High Fracture Efficiency and Stress Concentration Phenomenon for Microgel-Reinforced Hydrogels Based on Double-Network Principle
    Jian Hu, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Tao Lin Sun, Tiffany Suekama, Zi Liang Wu, Song Miao Liang, Jian Ping Gong
    MACROMOLECULES, 45, 23, 9445, 9451, 2012年12月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • A Universal Molecular Stent Method to Toughen any Hydrogels Based on Double Network Concept
    Tasuku Nakajima, Hitomi Sato, Yu Zhao, Shinya Kawahara, Takayuki Kurokawa, Kazuyuki Sugahara, Jian Ping Gong
    ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS, 22, 21, 4426, 4432, 2012年11月, ［査読有り］, ［筆頭著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Structure Optimization and Mechanical Model for Microgel-Reinforced Hydrogels with High Strength and Toughness
    Jian Hu, Takayuki Kurokawa, Kenta Hiwatashi, Tasuku Nakajima, Zi Liang Wu, Song Miao Liang, Jian Ping Gong
    MACROMOLECULES, 45, 12, 5218, 5228, 2012年06月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Effect of Void Structure on the Toughness of Double Network Hydrogels
    Tasuku Nakajima, Hidemitsu Furukawa, Yoshimi Tanaka, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
    JOURNAL OF POLYMER SCIENCE PART B-POLYMER PHYSICS, 49, 17, 1246, 1254, 2011年09月, ［査読有り］, ［筆頭著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Water-Induced Brittle-Ductile Transition of Double Network Hydrogels
    Hiroko Itagaki, Takayuki Kurokawa, Hidemitsu Furukawa, Tasuku Nakajima, Yukiteru Katsumoto, Jian Ping Gong
    MACROMOLECULES, 43, 22, 9495, 9500, 2010年11月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • A facile method for synthesizing free-shaped and tough double network hydrogels using physically crosslinked poly(vinyl alcohol) as an internal mold
    Tasuku Nakajima, Naoyuki Takedomi, Takayuki Kurokawa, Hidemitsu Furukawa, Jian Ping Gong
    POLYMER CHEMISTRY, 1, 5, 693, 697, 2010年07月, ［査読有り］, ［筆頭著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • A Deformation Mechanism for Double-Network Hydrogels with Enhanced Toughness
    Tasuku Nakajima, Hidemitsu Furukawa, Jian Ping Gong, Eric K. Lin, Wen-li Wu
    POLYMER NETWORKS: SYNTHESIS, PROPERTIES, THEORY AND APPLICATIONS, 291-292, 1, 122, +, 2010年, ［査読有り］, ［筆頭著者］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • True Chemical Structure of Double Network Hydrogels
    Tasuku Nakajima, Hidemitsu Furukawa, Yoshimi Tanaka, Takayuki Kurokawa, Yoshihito Osada, Jian Ping Gong
    MACROMOLECULES, 42, 6, 2184, 2189, 2009年03月, ［査読有り］, ［筆頭著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Brittle, ductile, paste-like behaviors and distinct necking of double network gels with enhanced heterogeneity
    Yasunori Kawauchi, Yoshimi Tanaka, Hidemitsu Furukawa, Takayuki Kurokawa, Tasuku Nakajima, Yoshihito Osada, Jian Ping Gong
    Journal of Physics: Conference Series, 184, 012016, Institute of Physics Publishing, 2009年, ［査読有り］
    英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
  • SUPER TOUGH GELS WITH A DOUBLE NETWORK STRUCTURE
    Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Hidemitsu Furukawa, Qiu Ming Yu, Yoshimi Tanaka, Yoshihito Osada, Jian Ping Gong
    CHINESE JOURNAL OF POLYMER SCIENCE, 27, 1, 1, 9, 2009年01月, ［査読有り］, ［招待有り］, ［筆頭著者］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Importance of entanglement between first and second components in high-strength double network gels
    Mei Huang, Hidemitsu Furukawa, Yoshimi Tanaka, Tasuku Nakajima, Yoshihito Osada, Jian Ping Gong
    MACROMOLECULES, 40, 18, 6658, 6664, 2007年09月, ［査読有り］
    英語, 研究論文（学術雑誌）
  • Creation of hydrogels with ultra high mechanical strength [XII]: The effect of controlled void structure　　　　　　　　　　　　　　　
    Tasuku Nakajima, Hidemitsu Furukawa, Yoshimi Tanaka, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong, Yoshihito Osada
    Polymer Preprints, Japan, 55, 2, 3212, 3213, 2006年
    日本語, 研究論文（国際会議プロシーディングス）

その他活動・業績

所属学協会

  • 日本化学会　　　　　　　　　　　　　　　
  • 高分子学会　　　　　　　　　　　　　　　
  • 日本機械学会　　　　　　　　　　　　　　　
  • 日本レオロジー学会　　　　　　　　　　　　　　　

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 低エントロピー高分子網目材料の設計と機能創出
    科学研究費助成事業
    2022年12月20日 - 2029年03月31日
    グン 剣萍, Li Xiang, 野々山 貴行, 中島 祐
    日本学術振興会, 国際共同研究加速基金(国際先導研究), 北海道大学, 22K21342
  • 高機能ゲルを用いたがん幹細胞ニッシェの構築と物理因子制御による治療法の創出
    科学研究費助成事業
    2024年04月01日 - 2027年03月31日
    津田 真寿美, 田中 伸哉, 中島 祐
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 24K03245
  • 不均質・二重網目エラストマーにおけるき裂進展抑制の分子機構解明
    科学研究費助成事業
    2024年04月01日 - 2027年03月31日
    中島 祐, 木山 竜二
    日本学術振興会, 学術変革領域研究(B), 北海道大学, 24H00848
  • 柔と剛の不均質構造が拓く超越材料設計学
    科学研究費助成事業
    2024年04月01日 - 2027年03月31日
    篠崎 健二, 加藤 和明, 中島 祐, 菊池 将一
    日本学術振興会, 学術変革領域研究(B), 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 24H00844
  • メタボリック材料システム：代謝に範を得た破壊と再形成による材料成長
    科学研究費助成事業
    2022年04月27日 - 2027年03月31日
    グン 剣萍, 中島 祐, 印出井 努, 野々山 貴行
    日本学術振興会, 基盤研究(S), 北海道大学, 22H04968
  • 力学トレーニングによる「自己進化」する材料の構築原理の確立
    科学研究費助成事業
    2022年04月01日 - 2025年03月31日
    グン 剣萍, 印出井 努, 野々山 貴行, キング ダニエル, 中島 祐
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 22H00327
  • 未踏高分子材料群「極限伸長網目」の学理構築
    戦略的な研究開発の推進 戦略的創造研究推進事業 さきがけ
    2020年 - 2023年
    中島 祐
    ゲル・ゴムなどのソフト高分子網目材料は、そのナノスケール網目鎖のコイル状構造に由来した柔軟性、伸張性を示します。本研究では、これら材料の網目鎖を極度に伸長させ、新奇力学機能を有する未踏材料「極限伸長網目」を創製します。自由エネルギー的に不利な極限伸長網目の合成法を確立し、そのナノ伸長構造に由来する特異な力学特性を見出します。得られた材料は、易分解材料、力で機能化する材料などへの応用展開を図ります。
    科学技術振興機構, 北海道大学, 研究代表者
  • 犠牲結合原理が導く戦略：金属を凌駕するソフト・ハード複合強靭材料の創製と機能開拓
    科学研究費助成事業 基盤研究(S)
    2017年05月31日 - 2022年03月31日
    グン 剣萍, 黒川 孝幸, 野々山 貴行, キング ダニエル, 中島 祐
    本年度は主に、ハードマター相の犠牲結合が複合材料の強靭化に及ぼす効果を解明した。最初に、mmスケールの多様な二次元長方格子（犠牲結合）を設計し、高性能3Dプリンターによって作製した。次いで、高靱性の柔らかい材料をマトリックス相として格子と複合させ、巨視的なスケールでのダブルネットワーク複合体を創製した。二次元格子の骨格の太さを制御した実験より、引張試験における多段階の格子の破断（すなわち犠牲結合原理の発現）は、二次元格子の強度がマトリックスの強度を上回った場合に生じることが分かった。また格子の節の数を制御した実験より、節の数を増やすほど引張試験時における格子の破断イベント数が増えるために材料が強靭となるが、強靭性はある一定の値で頭打ちになることが分かった。さらに多様な材質による二次元格子を検討した結果、どのような材質を用いても複合材料は強靭になったことから、格子の化学的性質（例えば表面の接着性）は強靭化に大きな影響を及ぼさず、格子とマトリックスの力学物性の関係性が強靭化度合の決定の主要因であることが明らかとなった。
    次いで、多様な二次元・三次元格子を設計し、格子のポアソン比を変化させた複合材料を創製した。骨格として、具体的には負のポアソン比を持つオーセチック構造や、正のポアソン比を持つハニカム構造などを用いた。引張試験結果より、複合材料の強度は格子とマトリックスのポアソン比のミスマッチが大きいほど高くなることが示唆された。偏光顕微鏡観察の結果、本現象は、複合材料の変形時、ポアソン比のミスマッチによりマトリックスが局所的に（巨視的な変形よりも）極めて大きく変形することによって引き起こされていることが示唆された。また、ポアソン比のミスマッチによりマトリックスが（通常では起こりえない）体積変形を強いられることも原因の１つではないかと考えられ、現在検証を進めている。
    日本学術振興会, 基盤研究(S), 北海道大学, 17H06144
  • ゲル力学挙動の精密解析による単一高分子鎖の伸長・破断挙動の実験的決定
    科学研究費助成事業 若手研究(A)
    2017年04月01日 - 2021年03月31日
    中島 祐
    本年度は主に、ゲルの力学物性の精緻な解析による高分子鎖のForce curve抽出法が、前年度に報告したポリエチレングリコール(PEG)のみならず多様な高分子種に対して有効であることを示した。
    DNゲルの差分解析法については、網目鎖の分子量が異なるPEGゲル、ランダム共重合により得られたアクリルアミド系ポリマーのPAMPSゲル、多糖であるプルランゲルを第１網目としたDNゲルを合成し、これらDNゲルの応力-歪曲線の差分解析により、多様な化学種の高分子鎖のForce curveを算出した。またゲル膨潤法については、分子量が異なるPEGゲルおよびPAMPSゲルの膨潤度を収縮状態から伸び切り状態まで制御し、その膨潤度と弾性率との関係性から高分子鎖の伸長度と弾性エネルギーとの相関を検討した。いずれの高分子種・解析法においても、得られた高分子鎖の力学特性はAFMによるForce curve測定から得られたものとほぼ一致していた。特にプルランの場合は、そのForce curve中に延伸に伴う環の配座変化に対応する特徴的な挙動が確認された。これらのことから、DNゲルの解析から多様な高分子鎖のForce curveが抽出できることが現象論的に明らかとなった。さらにPEGゲルについて、ゲル膨潤法（三軸延伸）で得られた弾性エネルギーを基に、PEGゲルの一軸延伸に伴う応力-歪曲線の計算を試みたところ、極めて高い精度で実験値と予測値の一致が見られた。ここから、本研究で得られた成果は、多様な高分子ゴム様材料の物性予測にも有用であることが示唆された。
    加えて本年度は、DNゲルの差分解析法に関連して、DNゲル延伸時に内部で高分子鎖が極度に伸長されて切断すること、また高分子の切断は化学反応を誘起し得ることに着目し、力学負荷に伴って強度やサイズ、機能が向上する自己成長DNゲルを創製することが出来た。
    日本学術振興会, 若手研究(A), 北海道大学, 17H04891
  • 犠牲結合原理が導く戦略：金属を凌駕するソフト・ハード複合強靭材料の創製
    科学研究費助成事業
    2017年04月01日 - 2018年03月31日
    グン 剣萍, 黒川 孝幸, 中島 祐, 野々山 貴行, キング ダニエル
    本研究では、高靭性ゲルの力学挙動（引張試験で見られる降伏現象、弾性率の低下を伴うヒステリシス現象、および引裂試験で見られる亀裂周辺の降伏領域(内部破壊領域)の形成）の三つの特徴を評価することによって、ゲルの靭性及びその高靭性化機構を解明することを目的とした。研究機関内には、ポリアンフォライトゲル/グラスファイバー織物の複合体について、様々な幅のサンプルを作製して引裂試験を行い、破壊エネルギーと降伏領域の関係を見積もった。サンプルの幅が降伏領域のサイズ（~cm）より小さい場合、複合体の破壊エネルギーはサンプルの幅と正の相関があった。一方、サンプルの幅が降伏領域より大きい場合、複合体の破壊エネルギーはサンプルの幅に依存しなかった。これは、本複合体の異常に高い破壊エネルギーが、亀裂近傍の降伏領域形成によるエネルギー散逸によることを強く示唆する結果である。また、破壊されたサンプルを走査型電子顕微鏡で観察した結果、繊維近傍におけるゲル層の破壊が確認された。ここから、本複合体の変形時には、ゲル-繊維間の応力伝達により、ゲル層の変形と破壊によるエネルギー散逸が高効率で発生し、それが本複合体を高効率にタフ化していることが示唆された。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 17H01222
  • 含水ゲル高強度化原理「DN原理」に基づく高強度エラストマーの創製
    科学研究費助成事業 若手研究(B)
    2014年04月01日 - 2017年03月31日
    中島 祐
    ダブルネットワーク（ＤＮ）ゲルは、脆い第１網目ゲルとよく伸びる第２網目ゲルとの複合により得られる、極めて丈夫なゲル材料である。本研究では、ＤＮゲルの原理をゴム材料（エラストマー）に適用し、２重網目構造を有する丈夫なエラストマーの創製を試みた。脆い第１網目構造をうまく設計することにより、高い強度、硬さ、伸張性を併せ持つ丈夫なＤＮエラストマーの創製に成功した。また、植物に含まれるセルロースを第１網目に用いることで、丈夫で環境に優しく、受けたダメージを回復できるＤＮエラストマーも創製した。
    日本学術振興会, 若手研究(B), 北海道大学, 26870008
  • 「犠牲結合原理」の普遍性の証明と多様な犠牲結合による高靭性・高機能ゲルの創製
    科学研究費助成事業 基盤研究(S)
    2012年05月31日 - 2017年03月31日
    グン 剣萍, 黒川 孝幸, 中島 祐, 野々山 貴行, 孫 桃林
    本研究では、我々が近年提唱した「壊れやすい結合を柔軟なゲルに導入することで強靭化する」という全く新しい「犠牲結合原理」の実証とそれに伴う強靭な機能性ゲル材料の創製を目的とした。壊れやすい結合として共有結合、イオン結合、疎溶媒結合などをゲルに導入した結果、化学種・犠牲結合種のバリエーションを有する一連の強靭ゲルの合成に成功し、本原理がゲルの強靭化に普遍的に適用できることを明らかにした。また導入した犠牲結合の化学種に応じて自己修復性、異方性、構造色などを強靭ゲルに付与することに成功し、犠牲結合原理が多様な機能性ゲルの強靭化に有効であることを示した。
    日本学術振興会, 基盤研究(S), 北海道大学, 24225006
  • 「犠牲結合原理」の普遍性の証明と多様な犠牲結合による高靭性ゲルの創製
    科学研究費助成事業
    2012年 - 2012年
    グン 剣萍, 黒川 孝幸, 中島 祐
    本研究では、高靭性ゲルの力学挙動(引張試験で見られる降伏現象、弾性率の低下を伴うヒステリシス現象、および引裂試験で見られる亀裂周辺の降伏領域(内部破壊領域)の形成)の三つの特徴を評価することによって、ゲルの靭性及びその高靭性化機構を解明することを目的とする。具体的には、多様な犠牲結合構造を導入したゲルに対して、引張試験で降伏応力、ヒステリシス面積および変形前後の弾性率の変化、引裂試験で破壊エネルギーを測定し、ゲルに導入した犠牲結合の密度との関係を定量化した。さらに、引裂試験時における亀裂周辺の降伏領域の厚さをレーザー顕微鏡で測定し、破壊された犠牲結合と破壊エネルギーとの相関を調べた。
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 24245042
  • 高分子ステント法による、超高強度ダブルネットワークゲルの高強度化手法の一般化
    科学研究費助成事業 特別研究員奨励費
    2010年 - 2011年
    中島 祐
    昨年度は本分子ステント法の基礎技術を確立し、あらゆる親水性ポリマーから高強度St-DNゲルが創成可能であることを示した。そこで本年度は、本方法を様々な系へと拡張し、新規機能性高強度ゲルの開発を目指した。最初に、疎水性高分子を1st networkとした高強度ハイドロゲルの創製を行った。本ゲルは、一般的なDNゲルと同様に高い強度を示した他、ハイドロゲルでありながら水に対する高い接触角(80°)を示した。次に、配向高分子フィルムを作製し、これを1st networkに用いることで、物性に異方性のあるSt-DNゲルを合成した。本ゲルは、配向フィルムの構造を反映し、一軸に膨潤する、一方向のみに引き裂き可能などの興味深い新規物性を示した。以上より、疎水性高分子を基にした新規機能性DNゲルの開発に成功した。本結果は、DNゲルの高強度化手法を更に拡張し、従来は実現できなかった機能を発現させたという点で画期的である。また、ステントによるゲル膨潤挙動の理論的な考察を行った。中性ゲルに強電解質高分子(ステント)を導入すると、ステントの持つ高い浸透圧のためにゲルは膨潤する。ステント濃度が0.5Mに達するまでは、ゲルの膨潤挙動は一般的なゲル膨潤理論で説明可能であった。一方、ステント濃度が0.5M以上になると、ゲルの実際の膨潤度は理論値を下回った。本現象は、ステント濃度が大きい時、1st networkゲルの分子鎖の伸び切りが起こっていることを示している。また、本ゲルを基にSt-DNゲルを合成したところ、ステント濃度が0.5M以下の場合、ゲルの力学強度はステント濃度の増加に伴って大きくなるが、0.5M以上ではほぼ同じであった。ここから、St-DNゲルは1st networkが伸び切っているときに高強度化されることが示唆された。以上の成果を基に、現在4編の論文を投稿、あるいは執筆中である。
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 北海道大学, 10J02317

産業財産権

  • 高分子ゲル及びその製造方法
    特許権, グン 剣萍, 黒川 孝幸, 中島 祐, 佐藤 仁美, 国立大学法人北海道大学
    特願2010-175795, 2010年08月04日
    特開2012-036262, 2012年02月23日
    201203074986301962
  • 高分子ゲルおよびその製造方法
    特許権, グン 剣萍, 古川 英光, 黒川 孝幸, 武富 直之, 中島 祐, 国立大学法人 北海道大学
    特願2008-157241, 2008年06月16日
    特開2009-298971, 2009年12月24日
    200903019311227740
  • 高分子ゲルおよびその製造方法
    特許権, ▲ぐん▼ 剣萍, 古川 英光, 黒川 孝幸, 黒田 慎也, 中島 祐, 国立大学法人 北海道大学
    特願2008-025667, 2008年02月05日
    特開2009-185156, 2009年08月20日
    200903066520680760

主な担当授業

  • ソフトマター物理学特論, 2024年, 修士課程, 生命科学院
  • ソフトマター科学特論, 2024年, 修士課程, 生命科学院
  • ソフトマター科学特論, 2024年, 修士課程, 生命科学院
  • 生物系の熱力学, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 生体高分子学実験Ⅰ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 高分子機能学基礎実験, 2024年, 学士課程, 理学部