活性メソゲンを有する反応性配向膜を用いた光運動材料の構築

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K05603
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: 深江 亮平 兵庫県立大学, 環境人間学部, 名誉教授 (90165241)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川月 喜弘 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (60271201) ; 近藤 瑞穂 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (70447564)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 架橋液晶高分子 / N-ベンジリデンアニリン / フォトメカニカル効果

Outline of Annual Research Achievements

我々はこれまで、N-ベンジリデンアニリン(NBA)を光応答部位とする架橋液晶高分子フィルムを作製し、紫外光照射時のフィルムの巨視的な形状変形を調査してきた。ホモジニアス配向、ホメオトロピック配向した架橋液晶高分子フィルムでは、紫外光照射下でそれぞれ光源方向、光源と反対方向に屈曲する。これらの結果は光照射に伴う異性化に続く配向秩序の低下が形状変形に寄与すると考えられ、アゾベンゼンを光応答部とする架橋液晶高分子と同様である。これまでにアゾベンゼン架橋液晶高分子では架橋部を減少させ，メソ減の運動性を向上させることで運動性が向上することが報告されている。そこで本研究では、運動性と加工性の向上を目的として一官能性NBAを導入した架橋液晶高分子フィルムを作製し、運動特性を詳細に評価した。非液晶性の高分子前駆体を用いて高分子架橋反応によって架橋液晶高分子フィルムを形成したところ，運動性にほとんど変化はなかった。一方でin-situ光重合を用いて配向架橋したフィルムでは，従来のフィルムと比較して周期的な紫外光照射に対して高速に復元し，復元挙動がオーバーシュトーすることがわかった。これは紫外光照射時において屈曲と復元すなわちフィルム内部の光異性化と逆異性化が拮抗して，変形量が抑制されながら徐々にフィルム内部の異性化が進行する一方で，復元挙動ではフィルム全体で逆異性化が同時に進行することで復元挙動が過剰になるためであるためと考えられる。また，フィルムの繰り返し応答性を評価したところ，数10回レベルで繰り返し動作が可能であることがわかった。さらに、このフィルムをリング状に成形し、右上から紫外光を照射すると、フィルムは左方向に回転を起こした。これは紫外光照射による形状と重心の変化に起因すると考えられる。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

成膜可能な液晶前駆体ポリマーの合成が難航している。ポリマーの凝集性が想定していたよりも高く，均一膜を形成できないため

Strategy for Future Research Activity

令和３年度は前年度までに合成が難航し，検討できなかった液晶モノマーの合成手法を簡略化できたため，これを用いた重合に着手する。また，本研究では成膜後に配向を制御して自立膜を得るため，成膜性と配向性を両立する必要がある。これまでは側鎖型液晶末端に反応点を設けて架橋する手法を検討していたが，高分子末端に活性点を導入したドーマント型液晶オリゴマーを合成し，これを用いた配向制御や重合を検討する。これまでに申請者らの研究グループで利用してきたRAFT法を利用できるが，前年度にICAR-ATRPによる液晶高分子の重合に関して重合条件を検討したため，より高い重合度のオリゴマーを用いることも検討する。最後に得られた結果を取りまとめ、研究を総括する。

Causes of Carryover

成膜可能な液晶前駆体ポリマーの合成が難航し、ポリマーの凝集性が想定以上に高く均一膜が得られないために、物性評価ができていない。今年度は液晶モノマーの合成手法を最適化を図る。