2023 Fiscal Year Annual Research Report
Electric-field-induced deformation of liquid crystalline elastomers with flexoelectric polarization
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20K05654
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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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2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 液晶エラストマー / 高分子液晶 / 架橋 / フレクソエレクトリック効果 / 人工筋肉 / 広がり変形 / 曲がり変形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
主鎖ポリマーとしてポリメチルハイドロシロキサンを用いた。反応性メソゲンとしてコレステリック相及びキラルスメクチックＡ相を呈するコレステロール誘導体モノマー(undecylenic acid cholesteryl ester)を、架橋剤に二官能性のundecylenic acid 4-undec-10-enoyloxy-phenyl esterを用いた。これらの試薬をトルエン溶媒に溶かし白金触媒を加え、遠心機で回転させフィルム化した。反応完了前に合成物を取出し、せん断変形で加えながら架橋反応を続け、反応を完了させて試料を作成した。
せん断変形試料における配向ベクトルの変形を確認するため、クロスニコル下で偏光顕微鏡観察を行った。せん断変形試料の末端上部A点、中心部B点、末端下部C点の3か所を観察した。A点ではせん断方向の法線方向から43°傾き配向、B点では同方向から30°傾き配向、C点では同方向から43°傾き配向していることがわかった。以上より、せん断変形試料は試料全体が曲がり変形していることを確認した。X線回折からも偏光顕微鏡観察とほぼ同じ結果を得た。
分極発生を確認するため、せん断変形試料表面の電荷量の温度依存性を検討した。参照試料のシリコンゴムでは測定温度範囲内(RT～160℃)で電荷は観測されなかった。未配向試料では60℃付近で-372pC/mm2の電荷が発生したが、それ以上の温度では-372pC/mm2を超える電荷の発生は確認されなかった。せん断変形試料のB点では60℃以上でフレクソエレクトリック分極によると考えられる電荷の増加がみられ、160℃の時に最大-1172pC/mm2に達した。
以上、本研究では広がり変形(2020～21年度)ならびに曲がり変形(2022～23年度)下で架橋した液晶エラストマーを作成し、いずれもフレクソエレクトリック分極による電荷発生を確認した。
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