2017 Fiscal Year Annual Research Report
Optimization of fluid dynamics properties of liquid crystalline materials
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15K05803
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| Research Institution | Kochi University of Technology |
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Principal Investigator |
辻 知宏 高知工科大学, システム工学群, 教授 (60309721)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
蝶野 成臣 高知工科大学, システム工学群, 教授 (20155328)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 非ニュートン流体 / 液晶デバイス / アクチュエータ / 発電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では，液晶を利用した新たな機械要素の実現に向けて，力学的特性に優れた液晶材料の材料物性に関する提案を行う．液晶ディスプレイに利用されている液晶材料に求められているのは光学特性および電磁気学特性である．一方，新たな液晶用途である機械要素には，液晶ディスプレイと異なった液晶材料物性が重要となることは自明である．そこで本課題ではまず，液晶アクチュエータのシミュレーションプログラムの開発・実行を行い，液晶物性値の内，誘電率，弾性係数，粘性係数がアクチュエータの性能に大きく影響を及ぼすことを明らかにした．その後，上記の物性値が異なった液晶材料を液晶材料メーカーより入手し，アクチュエータの駆動実験を行い，シミュレーション結果との比較検討を行った．この結果より，弾性係数が大きく粘性係数が比較的小さい液晶材料の場合，電場印加および解放時における液晶分子の応答速度が向上し，結果として液晶アクチュエータの駆動性能の向上に貢献することを明らかにした．本年度は，シミュレーションにおけるパラメータ範囲を大幅に拡大し，上述の全ての液晶物性値と液晶アクチュエータの駆動性能との関係について解明し，液晶アクチュエータに最適な液晶物性値の同定に成功した．本研究のシミュレーション結果に基づいた新たな液晶材料を用いた液晶アクチュエータの駆動実験では，従来の液晶アクチュエータの駆動性能の２倍を上回る結果を得るに至った．一方，液晶発電に関する実験では，液晶流動による電圧の不規則な発生原因の特定のため，流動領域全体の偏光顕微鏡観察を行い，液晶欠陥構造と電圧の不規則性との関係を明らかにするとともに，発電に適した液晶流動条件の提案を行った．以上より，課題の成果は液晶アクチュエータの実用化を大きく後押しするのと同時に，液晶材料の新規応用分野の開発につながる．
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