2021 Fiscal Year Annual Research Report
Meso-scale liquid crystal/polymer phase separation with anisotropic and hierarchical nonuniform structures and development of thermoresponsive light control devices
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19K03779
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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, 材料・化学領域, 主任研究員 (40343660)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 光重合誘起相分離 / 液晶高分子ネットワーク液晶 / 反応性メソゲン / ネマチック-等方相転移 / ウレタン基 / 不均一露光 / 偏光選択素子 / スマートウィンドウ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自己組織化的な作製法である光重合誘起相分離(PPIPS)の技術を発展させ、メゾ相分離領域のサイズおよび形状と、ドメイン中の液晶と反応性メソゲンの分子配向秩序を積極的に制御し、以下二つの事例に挙げるように、より具体的な光学応用に向けた液晶/高分子の複合構造を開発した。
原材料と紫外照射時の光強度および温度を調整し、PPIPSにより液晶と反応性メソゲンを同一方向・一様に共配向させたまま反応性メソゲンを重合させ、液晶との相分離領域サイズをサブ～数ミクロンで制御して構造を作り込んだ。この液晶と高分子のメゾスケール複合構造は、低温で光学的に均一な透明状態、高温で不均一な白濁状態の切り換えを生じる。この切り換えにより、半球透過率で20%以上調光することができ、省エネ型のスマートウィンドウへの応用が見込まれる。
露光時の光照射強度を異方的に不均一化することで、PPIPS過程を通して光拡散型の偏光選択素子を作製した。これはレーザー不均一露光法の発展技術で、特殊な光拡散板でスペックルパターンを照射して異方性相分離を発現し、自己組織化的に液晶分子を特定方向に配向させることができる。原材料にウレタン基が含まれる等方性モノマーとシアノ基が含まれる液晶を用いることで高い偏光選択性が得られ、入射光の偏光方向により透明と光拡散の状態が切り換わり、偏光消光比<0.1を達成した。
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