| 研究課題/領域番号 |
20K05654
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35030:有機機能材料関連
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| 研究機関 | 東京工芸大学 |
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研究代表者 |
平岡 一幸 東京工芸大学, 工学部, 教授 (50267530)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 液晶エラストマー / 液晶 / 高分子 / フレクソエレクトリック効果 / 自発分極 / ネマチック液晶 / 広がり変形 / 曲がり変形 / 高分子液晶 / 架橋 / 人工筋肉 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
液晶エラストマーは液晶の異方的機能とゴム弾性などエラストマーの力学的性質を併せ持つ材料である。液晶に特有なフレクソエレクトリック効果は変形により分極が発現する現象であり、通常、液晶の流動性のため発現後すぐに消失する。本研究では液晶エラストマーが液状でなくソフト固体であることに注目し、フレクソエレクトリック効果を架橋により固定した自発分極を持つ液晶エラストマー合成し、電場で駆動できる人工筋肉やソフトアクチュエーター材料の設計と試作を行う。具体的には、ポリシロキサン高分子主鎖に楔型メソゲン等を側鎖に導入し、広がり変形や曲り変形下で架橋することで自発分極をもつ液晶エラストマーを合成し研究を推進する。
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| 研究成果の概要 |
ポリシロキサンを主鎖とし楔型メソゲンを側鎖とする液晶エラストマーを用いた。①引っ張り変形下の架橋によりネッキングによる広がり変形に伴うフレクソエレクトリック分極の固定化に成功した。②馬蹄変形試料では厚さ方向に広がり変形した試料が得られ、それに伴うフレクソエレクトリック分極の固定化に成功した。③せん断変形試料では試料全体が曲がり変形となり、変形によるフレクソエレクトリック分極の固定化に成功した。ビベンゾエートをメソゲンとする主鎖型液晶ポリエステルにおいて、低倍率延伸ではスメクチック層が延伸方向に配向し、高倍率延伸ではメソゲンが延伸方向に配向することを見出し、延伸による配向回転の詳細を研究した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
変形過程下（引っ張り変形、馬蹄変形、せん断変形）において架橋することで、配向ベクトルが広がり変形状態もしくは曲がり変形状態で固定され、フレクソエレクトリック効果による分極を有する液晶エラストマーを得る方法を確立した。この人工的な自発分極を持つエラストマーは、アクチュエーターや人工筋肉用材料として期待される。
ビベンゾエートをメソゲンとする主鎖型液晶エラストマーを8.7倍延伸した試料を作成し、延伸倍率により配向方向が90°回転することを見出した。この新たな配向回転は、今後の機能性有機材料の開発研究に有益な基礎科学的な知見である。
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