液晶エラストマーの異方収縮を利用したキンク導入の試みとそれによる高分子材料の強化

• Project Area: Materials science on mille-feullie structure -Developement of next-generation structural materials guided by a new strengthen principle-
• Project/Area Number: 19H05127
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 櫻井 伸一 京都工芸繊維大学, 繊維学系, 教授 (90215682)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: ミルフィーユ構造 / ラメラ状ミクロドメイン構造 / キンク形成 / シェブロン構造 / 一軸延伸 / 圧縮変形 / ２次元小角X線散乱 / 垂直配向ラメラ / 高分子ミルフィーユ構造 / キンク導入 / ブロック共重合体 / ラメラ状ミクロ相分離構造 / 小角X線散乱 / 応力-ひずみ試験 / マイクロビーム

Outline of Research at the Start

液晶エラストマーの異方収縮を利用したキンク導入とそれによる高分子材料の強化を行なう。液晶エラストマーと結晶性高分子鎖からなるブロック共重合体を合成し、この材料に対してキンクを発現させ、材料強化を図る。キンク導入のために液晶エラストマーの異方的収縮を利用する。我々はすでに、高分子材料（SBS トリブロック共重合体）にキンクが発現する場合の小角X 線散乱パターンの計測を行なっており、一軸延伸するとキンクが発現するという知見を踏まえ、本研究の着想に至ったが、材料強化には結びついていないので、キンクを一軸延伸によって導入すべきではなく、延伸せずにキンクを導入することが材料強化のために重要である。

Outline of Annual Research Achievements

硬軟２成分からなるラメラ状ミクロ相分離構造を形成するブロック共重合体に注目してキンク形成に関する研究を行なった。室温で軟質なゴム状ラメラと硬質なガラス状ラメラが交互に積層した構造を持つトリブロック共重合体フィルムを一方向に延伸するとキンク構造を発現できるため、キンク導入による高分子材料の強化の可能性が期待されている。本研究では、ラメラ状ミクロ相分離構造を試料表面に対して垂直に配向させたフィルム状試料を用いて、圧縮変形と一軸延伸変形の両方の手段を用いてキンク形成を試みた。2次元小角X線散乱パターンの測定の結果、一軸延伸では明確にキンク形成が見られた。一方、圧縮変形は不明瞭であり、大きな構造変化は認められなかったものの、材料強化の可能性が期待される結果となった。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Relationship Between Formation of Kink Structure and Necking of a Specimen Comprising Hard and Soft Lamellar Microdomains Under Uniaxial Stretching (2021)
  • Author(s): TANAKA Ruito、KABE Taizo、MASUNAGA Hiroyasu、TAKAGI Hideaki、SHIMIZU Nobutaka、IGARASHI Noriyuki、SAKURAI Shinichi
  • Journal Title: Journal of the Society of Materials Science, Japan Volume: 70 Issue: 1 Pages: 17-24
  • DOI: 10.2472/jsms.70.17
  • NAID: 130007970969
  • ISSN: 0514-5163, 1880-7488
  • Year and Date: 2021-01-15
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of Loading Amount of Plasticizers on Improved Crystallization of Poly (L-lactic acid) (2019)
  • Author(s): Thi Ngoc Diep Pham、Takagi Hideaki、Shimizu Nobutaka、Igarashi Noriyuki、Sasaki Sono、Sakurai Shinichi
  • Journal Title: Journal of Fiber Science and Technology Volume: 75 Issue: 8 Pages: 99-111
  • DOI: 10.2115/fiberst.2019-0013
  • NAID: 130007699333
  • ISSN: 2189-7654
  • Year and Date: 2019-08-10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of drying temperature in solution coating process on the structural changes upon uniaxial stretching of sphere-forming block copolymer films (2019)
  • Author(s): Doi Takahiro、Takagi Hideaki、Shimizu Nobutaka、Igarashi Noriyuki、Sakurai Shinichi
  • Journal Title: Polymer Journal Volume: 52 Issue: 4 Pages: 421-433
  • DOI: 10.1038/s41428-019-0287-z
  • NAID: 40022335552