2018 Fiscal Year Research-status Report

光刺激でガラス転移温度が変化する高分子を用いた高速フォトメカニカル材料の創製

Research Project

Project/Area Number	18K14291
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Principal Investigator	楽優鳳国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (00784109)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	光機械応答性 / ガラス転移温度 / エネルギー変換
Outline of Annual Research Achievements	光等の外部刺激に応答して迅速かつ可逆的に変化する新しい材料の開発は、幅広い分野での応用が期待されているため、大きな注目を集めている。本研究では、液晶ネットワークへ新規高速固体―液体転移性能を有する「光溶融」アゾベンゼンモノマーを組み込むことによって、室温で可逆的なガラス転移温度の変化を示し、光照射で迅速な光機械的作動を示す新しい光応答性ポリマー材料を創製する。昨年度は、高速固体―液体転移を有する新規の「光溶融」アゾベンゼンモノマーを合成し、光応答性の評価を行った。合成したアゾベンゼンモノマーは125mWcm-2の光強度（UV照射λ= 365nm）で数秒以内にで固体状態から液体に変わった。アゾベンゼンのメタ位に置換基を有しない場合はこのような高速な光溶融現象を示さないことから、この位置に置換基を有する分子設計に由来する挙動であると推定される。アルキル鎖長を変化させた新規アゾベンゼンモノマーを合成し、関連する化合物のバリエーションを増やして特許強化も行った。また、この光応答性分子は、液晶分子と一緒にフリーラジカル重合によってポリマーフィルムを作製した。偏光顕微鏡下で観察すると、液晶相が大面積で規則的に配列されていることを確認した。このポリマーをフィルム材料に加工するため、光配向セルの中で重合することにより、高い分子配向性を持つフィルムが得られた。引き続き高速光溶融分子およびポリマーの構造設計を活用し、光誘起高速機械応答性の向上を目指す。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 新規化合物の開発の部分においては当初の計画を大きく上回って進展している。また、ポリマーフィルム材料作成に関しても、来年度の計画を本年度に前倒しで行った。
Strategy for Future Research Activity	光溶融分子を規則的な液晶ポリマーネットワークに導入して、新規自立ポリマーフィルムを開発する。この規則的な構造を有するポリマーフィルムは、光吸収によって、迅速かつ可逆的なTg変化が起きる。このTg変化によって、ポリマーフィルムの光機械応答を著しく向上させるという方法論を実証する。この方法論に基づき、光誘起高速機械応答性を実現し、光エネルギーの効率的な力学的エネルギーへの変換を達成する。
Causes of Carryover	当初予定していた光学部品の購入が来年に遅らせた。また、今年度の学会参加費と旅費が不要であった。