| 研究課題/領域番号 |
15K20992
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
石毛 亮平 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (20625264)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | ポリアミド酸エステル / リオトロピック液晶 / 全芳香族ポリイミド / せん断流動配向 / 配向制御 |
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| 研究実績の概要 |
剛直全芳香族ポリイミドの均一配向膜（最表面のみならず，膜内部でも分子鎖が配向した膜試料）の創製を目指し，種々の全芳香族ポリイミド（PI）及び，その前駆体であるポリアミド酸（PA）についてその溶液状態における流動配向挙動を調査した．TFDB（含フッ素芳香族ジアミン）とBPDA（酸二無水物）よりなる含フッ素PIは120 °C以上の高温でクレゾールに溶解性を示し，その剛直性からリオトロピック液晶（LLC）性の発現が期待されたが，降温過程で液晶化に先んじてゲル化が進行し，流動配向性を示さなかった（ゲル中に複屈折を示すグレインが出現する様子が観察された）．また，一部をイミド化することで持続長（軸値）を増大させたPAの溶液についても検証したが，LLC性は確認できなかった．そこで，PMDA及びBPDAのp-ジエステル体（エチルエステル，オクチルエステル）とTFDBからなるポリアミド酸エステル（ポリイミド前駆体の一種）を新規に設計・合成し，これらのNMP溶液の流動性及び複屈折性を調査したところ，濃度30~40 wt%以上の領域でLLC性を発現することを見出した．また，50 wt%のLLC溶液にせん断変形を印加することで，配向試料を調製することに成功し，さらに適切な乾燥・温度条件で加熱処理することで初期配向を保持したままイミド化反応が進行することを見出し，配向ポリイミド膜を調製することに成功した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初，リオトロピック液晶相の発現が期待される第一候補として想定していた，可溶性全芳香族ポリイミドのクレゾール溶液は，ゲル化の課題を解決することが困難できず，不成功に終わった．しかし，第二候補として計画していたPMDAのp-ジエステル体とTFDBジアミンから得られるアミド酸エステルより，リオトロピック液晶を調製することに成功し，さらに，せん断変形による配向制御とその後のイミド化による配向ポリイミドの調製にも成功した．そのため，当初の計画通りに研究は進行している．
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| 今後の研究の推進方策 |
得られたポリアミド酸エステルについて，臨界濃度，相転移温度を決定し，アルキルエステル側鎖長や分子長が相転移挙動や，アミド結合部の水素結合に及ぼす影響について検証する．さらに，薄膜化の条件を検討し，透過FT-IR，pMAIRS法，広角X線回折法に基づく3次元配向状態の定量評価を実施する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初の第一候補の計画から第二候補への変更により，使用試薬が想定と異なったことと，調製した試料溶液粘度が極めて高く，当初予定していたナノインプリント基板によるモールド形成・フィルム化が困難であると判断し購入を見送ったことなどにより，差額が生じたため.
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| 次年度使用額の使用計画 |
薄膜へのモールド加工（回折格子の作製）は，別途レーザー加工等の方法を検討し，差額は配向フィルムの屈折率定量評価に必要となる光学シミュレーションソフトウェアの購入に充てる．
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