ネマティック液晶MBBAの衝撃圧縮特性の解明

• Project/Area Number: 08750021
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied materials science/Crystal engineering
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 森 保仁 九州大学, 工学部, 助手 (80243898)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 1996: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 凝集媒体中衝撃波 / ネマティック液晶 / 高分子材料 / 傾斜プリズム法 / 衝撃圧縮曲線 / 粒子速度履歴 / PVDF応力ゲージ / 1GPa領域

Research Abstract

本研究の当初の目的は、細長い棒状の分子構造を持つ[液晶]の分子配列に対する衝撃波伝播特性の異方性を見出すため、磁場により分子配列を制御した液晶セル内に衝撃銃を用いて1GPa領域の平面衝撃波を伝播させ、応力履歴及び衝撃圧縮曲線(ユゴニオ)の計測実験を系統的に行うことであった。室温で液晶相を示すネマティック液晶MBBAを試料として用い、PVDFゲージにより応力履歴を、また高速度流しカメラを利用した傾斜プリズム法によりユゴニオを計測する。本研究の遂行には、(1)1GPa領域における傾斜プリズム法の確立、(2)真空内に保持される数mm厚の液晶セルの製作技術の確立、(3)液晶セル内の液晶分子を正確に揃えるための配向処理技術の確立、が必要不可欠であった。(1)について本研究では、液晶ではなく、まず初めに長い分子鎖構造を持つ高分子材料(ポリエチレン、PMMA)を試料とした実験法の確立を目指した。三角プリズムによる全反射を利用した高精度な波面検知には、サブμmオーダーの空隙を介してプリズムをターゲット自由表面上に設置する必要がある。本研究ではこのプリズム設置技術を確立し、0.5GPa前後という低い衝撃圧力領域でさえ非常に敏感な波面検知を初めて実現した。斜め入射光の使用によりユゴニオの解析法に問題が生じたが、ダブルスリットを使用して衝撃波面の3次元的な傾き角を計測することにより高精度計測に成功した。ここまで確立するのにかなりの時間を要してしまい、(2)については水を用いた試験を行っている段階であり、(3)については未だ行うことができていないのが現状である。しかし高分子材料ではあるが(1)の計測技術を確立できたことは、本研究の目的であったネマティック液晶MBBAの高精度ユゴニオ計測実験を行うための準備が整ったと言える。PVDFゲージによる計測技術も確立できており、今後液晶を用いた実験を行っていきたい。