熱間プレスは、担子菌類（Fomes fomentarius）の菌糸体の自然な濡れ挙動を根本的に逆転させます。 このプロセスにより、材料は自然な撥水性（疎水性）の状態から吸水性（親水性）の状態へと移行します。この劇的な変化は、熱と圧力が同時に加えられることで、菌糸体が元々水をはじめることができた化学的および物理的なメカニズムの両方が破壊されるために起こります。
親水性への移行は、疎水性の表面タンパク質の熱変性と、空気を閉じ込める微細孔の物理的な崩壊という2つの同時メカニズムによって駆動されます。
表面改変のメカニズム
この変化がなぜ起こるのかを理解するには、熱間プレス環境が菌糸体の生物学的構造にどのように影響するかを見る必要があります。
タンパク質の熱変性
自然の菌糸体は、水をはじくために特定の表面疎水性タンパク質に依存しています。
加熱された実験室用プレス（通常約160℃）の高温にさらされると、これらのタンパク質は変性します。
熱はタンパク質の構造的コンフォメーションを変化させ、その機能的な疎水性特性を剥ぎ取ります。
表面微細構造の除去
疎水性は化学的なものだけでなく、形態的なものでもあります。
自然の菌糸体には、水を表面に完全に濡らさないように空気を閉じ込める微細孔のネットワークが含まれています。
加工中に加えられる極度の圧力（最大100 MPa）は、これらの空気閉じ込め微細孔の除去を引き起こします。
障壁として機能する空気のポケットがなくなるため、水は表面材料に直接接触することができ、急速な濡れにつながります。
トレードオフの理解
疎水性の喪失は不利に見えるかもしれませんが、構造的な高密度化の直接的な結果です。
高密度化のコスト
熱間プレスプロセスは菌糸体を極端に圧縮し、しばしばその高さを95%以上減少させます。
これにより、緩い多孔質ネットワークが高密度シートに変換されます。
これにより撥水性に必要な多孔質構造は破壊されますが、菌糸体間の密接な接触と結合が促進されます。
機械的利得 vs. 表面喪失
親水性になることのトレードオフは、引張強度と剛性の大幅な増加です。
実質的に、材料の自然な表面保護を、優れた機械的完全性と交換しています。
ユーザーは、疎水性に必要な「緩い」構造は、この特定のプロセスで高剛性に必要な「密な」構造と互換性がないことを認識する必要があります。
材料応用のための意味
熱間プレスを使用するかどうかの決定は、最終的な応用の特定の性能要件によって決定されるべきです。
- 主な焦点が耐荷重である場合： 高密度と高剛性を達成するために熱間プレスを進めるべきですが、材料には水を防ぐための二次コーティングが必要になると予想する必要があります。
- 主な焦点が自然な撥水性である場合： この特性にはネイティブの疎水性タンパク質と多孔質微細構造を維持することが不可欠であるため、高圧高密度化を避ける必要があります。
最終的に、熱間プレスは実質的に菌糸体を多孔質の生体フォームから密な親水性複合材料へと再設計します。
概要表：
| 要因 | 自然の状態 | 熱間プレス後の状態 |
|---|---|---|
| 濡れ挙動 | 疎水性（撥水性） | 親水性（吸水性） |
| 表面タンパク質 | 機能的＆撥水性 | 熱変性 |
| 微細構造 | 多孔質（空気閉じ込め） | 高密度（微細孔なし） |
| 密度 | 低（多孔質フォーム） | 高（95%圧縮） |
| 機械的強度 | 低い | 大幅に増加 |
| 最適な用途 | 耐湿性 | 耐荷重部品 |
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参考文献
- Huaiyou Chen, Ulla Simon. Structural, Mechanical, and Genetic Insights into Heat‐Pressed <i>Fomes Fomentarius</i> Mycelium from Solid‐State and Liquid Cultivations. DOI: 10.1002/adsu.202500484
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .
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