結晶とは分子が規則正しく配列した状態であるが、分子の配列が乱
れたまま固体となった状態はガラス状態もしくは非晶状態という。
つまりポリマーの安定したかたちは、長い鎖が団子状にからまって
固体となったガラス状態にあるということができる。

そこで一般的にポリマーはどんな構造をしているかというと、長い
鎖が団子状に丸まったガラス状態の高分子と、鎖が平行に結晶状に
配列している高分子が混在した構造となっている。ただしこれは周
りの温度や溶媒などによっても変化するものだ。そしてこの構造の
中に、ポリマーという物質がかたちを記憶する鍵が潜んでいる。

今、鎖同士がからまりあって動きにくくなったガラス状態にある高
分子と鎖がきちんと平行に配列した結晶状態にある高分子が混在し
たポリマーに熱を加えてみる。と、どういうことが起こるか。

ガラス状態の固体にはガラス転移点と呼ばれる温度がある。まず一
般のガラスでガラス転移点について説明しよう。ガラスは分子が整
然と並んで結晶化することなく固体化した、まさにガラス状態その
ものである。このガラスに熱が加わってガラス転移点に達すると分
子間の結合がゆるんで溶けはじめるのだ。

ガラス状態にあるポリマーにもこれと同じことが起きる。すなわち
からまりあって固まったポリマーの鎖の運動が大きくなるのだ。た
だこの時、まっすぐな鎖の結晶体が持つ融点はガラス状態より高い
ためポリマーは全体として溶けることなく軟らかくなるだけだ。

ガラス転移点はポリマーの種類によって異なる。例えばチューイン
ガムのベースとして用いられるポリマーでは体温付近にガラス転移
点を持っているので口の中の温度で十分に軟らかくなる。

またガラス転移点に達するように十分加熱して軟らかくなった状態
のポリマーをバケツのかたちにして冷却すれば、ポリマーの鎖の運
動が鎮まり、再びガラス状態に固化してポリバケツが生まれる。

つまり加熱と成形と冷却という作用がポリマーという素材にポリバ
ケツという記憶を与えるのである。人は、この記憶されたかたちを
｢用｣としてもちいるのだ。

ガムもまた体温以下の外気にさらされるとすっかり固まってしまう
のは、経験上よくご存じのことだろう。ただしガムが固まった姿は
口の中で噛まれた最後のかたちが記憶として残されるか、丸められ
るか、踏みつけられてぺしゃんこになったまま。このかたちは人に
よって読み出されることもなくただの純粋記憶として時の中に埋も
れていく運命が待っているだけだ。

そして、ポリマーのこうした性質が形状記憶樹脂や形状記憶繊維の
基本的な原理となっていくのである。次にその話を記してみよう。

形状記憶樹脂とは、形状記憶合金と同様に、形状を与えた温度に戻
すと元の形状に回復する機能を付与されたポリマーである。形状記
憶合金と比べた場合、耐熱性に劣るが、合金の数十分の一の安さで
作れるという長所がある。

しかも軽くて成形しやすく着色しやすいところから玩具などに盛ん
に用いられているが、建材や自動車部品などの工業部品、歯列矯正
等の医療用への開発も行われている。また溶媒に溶かして帯の表面
に吹き付けることで、帯にアイロンをあてるだけでシワが伸びると
いう利用法も見つかっている。

もうひとつの形状記憶繊維は、主に木綿などのセルロース系繊維に
樹脂加工を施したり、縫製後にホルマリン等のガスで処理すること
によってシャツなどの型くずれを防止する機能を付与したものだ。

この機能により洗濯後もアイロンがけが不要なワイシャツやスラッ
クスなどが作られて人気の高い商品として安定した売れ行きを見せ
ている。お世話になっている方々も多いことだろう。

形状記憶樹脂や形状記憶繊維は、工業分野や暮らしの中で我々が求
める便利さの要求に応じて、さらにその機能を高めている。ポリマ
ーの世界では、すでにより多様な機能を付与された機能性ポリマー
が次々と誕生している現状である。

ここで、これまでの機能性ポリマーのいくつかを見ておこう。これ
らはポリマーを構造物として加工するのではなく、むしろポリマー
の持つ高い特質を機能用途として用いるものだ。

機能性ポリマーとしてもっとも古い歴史を持つものがイオン交換樹
脂であろう。1935年にイギリスのB.A.アダムズとE.L.ホームズによ
って発見された。多種多量の化学物質を含んだ溶液から一定の化学
物質を取り出すことができるのがイオン交換樹脂の特徴である。

この樹脂の構造は、三次元の網目になっていて、外見は多孔質であ
る。樹脂の内部にイオンを取り込む働きをした後は交換作用がなく
なるため、酸またはアルカリで洗浄して再生する。

同様の機能として分離機能膜というものもある。ポリマーは膜を作
るのに適している。しかも膜を境として両側に隔てられた物質間の
移動を可能にするところから物質を分離する機能を持たせることが
できる。海水の淡水化に使われるアセチルセルロースで作られた逆
浸透膜や限定的な物質だけを濾過して廃水処理に用いる濾過膜、ま
た再生セルロースを用いた人工腎臓用の透析膜などがある。

そしてポリマーの光分解によって起こる｢溶解度変化｣というものを
利用した感光性樹脂は、オフセット印刷やシルクスクリーン印刷の
製版に用いられている。年賀状印刷で活躍するあの小型簡易印刷器
｢プリントごっこ｣もその応用である。

ICやLSIを製造する際に用いられるフォトレジストにも 感光性樹脂
が広く用いられている。さらには、人工血管、人工心臓弁、人工歯
などのためには医用高分子材料として生体適合性ポリマーがある。

さらには、ポリマーの濃厚な溶液は、同じ濃度の低分子物質の溶液
では見られない高い粘性特性を持つため、これを活かして塗料や接
着剤としてその機能も発揮しているのだ。