作为粘合剂广泛使用的环氧树脂在固化时会因体积收缩而产生应力，进而导致形成裂纹和空隙。此前认为，在环氧基与氨基形成网络结构的过程中，运动性受到抑制是导致收缩的原因。
九州大学研究生院工学府研究生绀谷蓝、研究生德永惇、综合新领域学府研究生宫下刚、研究生院工学研究院的春藤淳臣教授、新一代粘接技术研究中心的山本智教授、研究生院工学研究院应用化学部门的田中敬二主干教授等人组成的研究团队，以模型环氧树脂为对象，结合体积收缩测定、广角X射线散射测定和全原子分子动力学模拟，详细解析了宏观收缩行为与分子水平结构变化之间的关系。结果发现，材料整体的体积收缩主要发生在凝胶化之前，凝胶化后则会被显著抑制，而分子间距离和自由空间在凝胶化后仍持续变化。相关成果已发表于《Communications Materials》。
图1 研究概要图（供图：九州大学）
热固性树脂固化过程中的分子图像。（从左至右）反应前的液体状态、凝胶化前的致密化状态、凝胶化状态、凝胶化后的约束状态。图中虚线对应体积收缩前的体积，凝胶后约束状态下的箭头表示分子相关性。
这一发现颠覆了“固化收缩直接反映分子结构变化”这一既往认知，首次实证了以凝胶化为分界点，“宏观致密化”与“结构重排”是分离的。研究还特别提出了凝胶化之后在网络结构约束作用下局部结构重排占据主导地位的新的分子模型。
上述成果有望加深对热固性树脂固化收缩及其伴随的内部应力产生机制的理解，并加速面向异种材料粘合剂性能提升的分子设计。
起初曾怀疑实验结果有误
春藤教授表示：“初次看到实验结果时，我曾怀疑测定本身是否存在错误。通过分子动力学计算再次验证，并且重新开展测定之后，才终于得到能够令人信服的结论。希望通过深化本质层面的理解，实现粘合剂可靠性的提升。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Communications Materials
论文：Decoupling between macroscopic densification and molecular structural evolution across gelation in cross-linked polymer networks
DOI：10.1038/s43246-026-01353-0
