2020 Fiscal Year Annual Research Report
Characterization of the soft elasticity of liquid crystal elastomers by various stretching modes
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18H02034
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
浦山 健治 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 教授 (20263147)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小椎尾 謙 九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (20346935)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 液晶エラストマー / 液晶 / エラストマー / ゴム / 高分子液晶 / 液晶高分子 / 力学物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
液晶エラストマー(LCE)は，液晶配向とゴム弾性のカップリングによりソフト弾性という特異な力学特性を示すゴムである。これまでに，液晶の初期配向と垂直方向に伸長すると非常に小さな力で大変形できる特性が明らかにされており，ソフト弾性理論によって解釈されてきた。しかし，実験で調べられている変形モードは専ら一軸変形である。一軸変形はゴムが物理的に可能な変形のうちの特殊な一変形にすぎず，実用的にはゴムが様々な変形をうけることを考えても，多様な変形モードで力学物性を調べることの重要性は明らかである。今年度は，本研究は，巨視的なモノドメイン配向をもつLCEを垂直な二方向に様々な大きさの組み合わせで二軸伸長したときの力学応答を調べるとともに，同変形下での液晶配向挙動を広角X線散乱（WAXS)測定によって定量した。初期のモノドメイン配向（x方向）の初期長を固定した状態で，y方向に伸長する平面伸長では，張力はy方向の方がx方向よりも小さくなり，y方向の張力が一定となる広いひずみ領域が現れた。このひずみ領域を超えると，y方向の張力は増加し始め，x方向よりも大きくなった。張力一定のひずみ領域がダイレクタの90度回転の過程に相当し，張力が増加し始める挙動がダイレクタの回転終了後に対応することが，WAXS測定によって裏付けられた。また，x方向にも伸長しながらy方向を伸長すると，平面伸長の場合と比べて，張力一定のひずみ領域が広くなることがわかった。これは，初期ダイレクタ方向の伸長がダイレクタの90度回転を妨げるように働くことを意味している。ダイレクタの90度回転に要する力学的仕事はx方向の伸長が大きいほど増加した。上述のモノドメインLCEの二軸伸長挙動はこれまでに全く報告されていない結果である。現在，原著論文を執筆中である。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 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。
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