| 研究課題/領域番号 |
08455092
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
中村 喜代次 大阪大学, 工学部, 教授 (30029178)
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| 研究分担者 |
山本 剛宏 大阪大学, 工学部, 助手 (40252621)
保田 和則 大阪大学, 工学部, 助手 (80239756)
森 教安 大阪大学, 工学部, 助教授 (30124069)
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| キーワード | 液晶高分子 / コーティング / 配向膜 / テクスチャー / リビング / 数値シミュレーション / Doiモデル / 自由境界 |
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| 研究概要 |
液晶高分子膜の形成条件と膜の特性の基礎データを得るための実験をおこなった。まず、一定速度でガラス板を送り、ガラス板に液晶高分子の膜を形成する装置を製作し、種々の条件で実験をおこなった。液晶高分子としては、ヒドロキシプロピルセルロースを用い、等方相(20wt%,30wt%水溶液)と液晶相(50,60wt%水溶液)で膜形成を行った。実験で得られたまくには、表面に凹凸(リビング)が顕著に見られた。膜厚が薄いほど、ガラス板の速度が大きいほど単位幅当たりのリビング数は多くなることが明らかとなった。このようにして得られた液晶高分子のコーティング膜を偏光顕微鏡で観察したところ、種々のテクスチャーが見られた。膜厚が薄いところでは、流れ方向に直交する縞状テクスチャー(バンドテクスチャー)が発生した。膜厚が厚くなるとこのバンドテクスチャーは乱れ、やがて、細かいモザイク状のテクスチャーになる。このようなテクスチャーは、通常のせん断流れにおいては、等方相では見られないが、今回のコーティング膜では、液晶相におけるものほど明瞭ではないが、発生が確認された。これは、膜表面からの水分の蒸発により表面近傍で濃度が高くなったためではないかと推測できる。また、20wt%HPC水溶液では、低分子液晶を膜に置くことにより、このテクスチャーが浮かび上がってくるという現象を見いだした。さらに、今回のコーティング膜は低分子液晶を平面配向させることがわかった。
液晶高分子のコーティング膜形成時の流動配向解析を行うに先だって、同じように自由表面を有する流れである紡糸流れのシミュレーションを検討した。修正Doiモデルを用いて差分法による数値解析を行った。その結果、フィラメント内の速度が凹状分布を示すという特異な現象が見られ、配向分布からその現象を検討した。さらに、この現象はHPC水溶液で確認され、本シミュレーションの有用性が確認できた。
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