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貝殻を利用した高強度・高速硬化セメントの開発(Oyster cement: Scientists study shellfish to make stronger, faster-curing building material)

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2026-05-05 パデュー大学

米パデュー大学の研究チームは、カキ殻の構造を模倣することで、より強度が高く短時間で硬化する新しいセメント材料の開発を進めている。カキ殻は炭酸カルシウムと有機成分が層状に組み合わさった高耐久構造を持ち、海中環境でも優れた強靱性を示す。研究では、この微細構造を参考にセメント内部の結晶成長や粒子配置を制御し、従来材料より高強度かつ迅速硬化を実現する手法を検討した。建設分野では、コンクリート製造に伴う大量のCO₂排出が課題となっており、材料効率向上や施工時間短縮は環境負荷低減にもつながる。研究チームは、生物模倣(バイオミメティクス)を活用した次世代建材として、インフラ整備や災害復旧用途への応用を期待している。

<関連情報>

カキ礁を模倣して性能向上セメントを生成する Mimicking Oyster Reefs to Generate Cements with Enhanced Performance

Mitchell E. Meger,Collin R. Scott,and Jonathan J. Wilker
Chemistry of Materials  Published February 19, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.5c03115

Abstract

貝殻を利用した高強度・高速硬化セメントの開発(Oyster cement: Scientists study shellfish to make stronger, faster-curing building material)

Oysters construct reef structures by bonding together with cement. This unique adhesive is made from mostly inorganics (∼85% CaCO3) with a minor portion of organics (∼12%). Phosphorylated proteins may be a key component within this binder. Such insights are used here to design a new class of biomimetic polymer-modified cements. Systematic variations to the polymer design, functional groups, polymer loading, CaCO3 content, particle size, and cure temperature are all examined. Commercial masonry sealants provide benchmarks. The optimized system was examined alone and also in combination with commercial mortar mix. Significant enhancements to adhesion and compressive strength were found. These results show that a biomimetic approach to designing cement is a promising route to higher performance in one of the most widely produced man-made materials.

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