2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study of Film Display Made of Smectic Liquid-Crystalline Elastomers
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17K05981
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| Research Institution | Tokyo Polytechnic University |
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Principal Investigator |
平岡 一幸 東京工芸大学, 工学部, 教授 (50267530)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 液晶エラストマー / 液晶 / 高分子 / 電傾効果 / フレクソエレクトリック効果 / フィルムディスプレイ / 液晶ディスプレイ / スメクチック液晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電傾効果を発現するキラルスメクチックA相(SmA*相；*はキラルの意味)を持つ液晶エラストマーに注目し、引っ張り変形下で架橋反応させた側鎖型液晶エラストマーを合成し、同試料がフィルム型液晶ディスプレイ材料の有力候補であることを示した。主な結果は次の通りである。主鎖ポリマーとしてポリメチルシロキサンを、メソゲンとしてコレステロール誘導体モノマーを用いた側鎖型液晶エラストマーは、SmA*相全体(40~120℃)の広い温度範囲において、電傾効果に起因する層法線方向の試料の収縮が確認された。通常はSmA*-C*相転移前駆現象として生じる電傾効果がSmA*相におけるノーマルモードとして観測されたと考えられる。室温において±1V/μmの電界印加により、±4~4.5°の大きな光軸の変化、光軸変化の1/50程度の小さなせん断変形角度（±0.08~ 0.09°）が確認され、「広い温度範囲・小さいせん断変形・大きな光軸変化」の3つの特徴を持つことを明らかにした。
この試料のコレステロール誘導体メソゲンが楔形であることに着目し、液晶相特有のフレクソエレクトリック効果による分極発生とその架橋固定を研究し、電界により形状制御が可能な液晶エラストマーの合成に成功した。広がり変形下で架橋し合成した側鎖型液晶エラストマーにおいて、巨視的な分極の発生並びにその電界応答による変形を確認した。主な結果は次の通り。引っ張り変形下で架橋した試料はネッキングのため試料端で広がり変形を呈した。従来は等方相と考えられていた温度領域においてS=0.2程度の配向秩序が残っていることを確認した(擬似等方相)。SmA*相の温度領域では静電気は発生しないが擬似等方相ではフレクソエレクトリック効果による分極由来と考えられる静電気が発生した。擬似等方相において試料端を含む試料に±1V/μmの電界印加により±0.15㎜の変形を確認した。
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