2015 Fiscal Year Research-status Report
不均一光重合で誘起される液晶／高分子メゾ相分離と自律配向形成の機構解明
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15K05257
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
垣内田 洋 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 構造材料研究部門, 主任研究員 (40343660)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉村 和記 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 構造材料研究部門, 首席研究員 (50358347)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光重合誘起相分離 / 分子配向秩序 / サーモトロピック / 自己組織化 / 相転移 / 反応性メソゲン / 不均一露光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々が提案する「不均一露光技術」を用い、様々な条件で、液晶と高分子のメゾ(サブミクロン～数ミクロンサイズ)相分離構造を形成した。また、作製した相分離のドメインサイズ、液晶相の分子配向秩序、そしてマクロな光学特性を幅広く調べ、特徴を調べた。いわゆる重合誘起相分離(PIPS)の手法で、高分子分散液晶(PDLC)を作製する場合、原料組成と露光温度が、形成する構造に最も強く影響するが、用いるモノマーの官能基数も重要な要素となることが知られている。本研究で用いたモノマーは、主査型の反応性メソゲンと呼ばれ、液晶性の硬い骨格の両末端に官能基が付いた二官能モノマーである。従来、官能基数の少ないモノマーでは、十分な大きさを持ったドメインで相分離させることが難しいとされ、本研究の材料系でも同様の問題があった。今回、この不均一露光技術で、積極的にドメイン形成を誘起して、ある程度、狙い通りのメゾ相分離を作製することができるようになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、光拡散板を介して、レーザをスペックル散乱させた上で、混合原料のガラスセルに照射し、その散乱パターンのサイズ等を系統的に振ることにより、効果的に相分離構造および配向秩序を制御した。原料組成によっては、全く相分離が観測されない場合でも、前記条件を調整することで作製を実現した。本研究では、PDLCの液晶相だけでなく、反応性メソゲンの配向秩序も重合後に維持することを応用上の目的としており、ここでは、液晶基板のラビング処理と露光時の温度調整により実現した。
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| Strategy for Future Research Activity |
相分離構造を形成し、ドメインサイズ・配向秩序・マクロな光学特性を調べることができるようになったが、調光窓への応用展開上、両相の屈折率マッチングが十分でないことが明らかになってきた。ここでは、モノマーと液晶の両相をともに光学異方性を発現させた状態で、屈折率を一致させることが応用上重要となる。本年度は、計画当所行う予定にしていた、光散乱による光学構造解析に加え、各相の屈折率を直接把握し、設計に生かす。
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| Causes of Carryover |
研究計画の段階で計上した、光学シミュレーションソフトの購入費と実験補助の人件費はH27年度では見送った。上記ソフトについては、実際の予算的に折り合いが着かなかったのが主な理由であるが、その代替として、別件で共同研究を進めている、神戸高専の荻原昭文教授の同ソフトで対応できないか検討している。人件費については、H27年度での一部の進捗具合で、業務上必要とならず、雇用に至らなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H27年度とH28年度の課題の一部が前後するため、H28年度で人件費を計上する予定である。尚、本研究を進める中で、PDLCの相分離時の屈折率マッチングが重要であると明らかになり、H27年度の後期に、モノマー重合にともなう屈折率変化と複屈折性の発現過程を調べる必要性に至った経緯がある。そのため、計画にはなかったが、液・固の両相で測定可能なアッベ屈折計をH27年度末に購入した。H28年度では、この測定を研究計画に追加し、これに関わる消耗品等に繰り越した費用を充てる。
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