| 研究課題/領域番号 |
18K14286
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| 研究機関 | 中央大学 |
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研究代表者 |
宇部 達 中央大学, 研究開発機構, 機構准教授 (80613364)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 架橋液晶高分子 / 相互侵入高分子網目 / 相分離構造 / フォトクロミズム / フォトメカニカル効果 |
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| 研究実績の概要 |
架橋フォトクロミック液晶高分子は光刺激によるメソゲンの配向変化に伴いマクロな変形を示すため，ソフトアクチュエーターとしての応用展開が期待されている。これまでに，架橋アゾベンゼン液晶高分子に非晶高分子を導入して複合化することにより，高分子光アクチュエーターの応答性を飛躍的に向上させることに成功した。しかしながら，硬くて脆い架橋液晶高分子の力学特性は複合系においても十分に改善されていないのが現状である。一般に，高分子複合系の物性は異種成分の分布や連続性に強く依存する。本研究では，架橋液晶高分子/非晶高分子複合系におけるモルフォロジーとマクロな物性・機能を明らかにするとともに，ミクロ構造を制御することにより高分子光運動材料の高性能・高機能化を図る。
本年度は新たなミクロ構造としてスメクチック相を示す相互侵入高分子網目(IPN)に着目した。スメクチック相を示す架橋アゾベンゼン液晶高分子に非晶高分子を導入してIPN構造を形成し，その光応答性を評価した。非晶高分子としてはポリアルキルメタクリレートを用いた。ラビング処理を施したセル中において架橋アゾベンゼン液晶高分子と非晶高分子を逐次的に重合・架橋することにより，メソゲンが一軸方向に配向したスメクチックIPNフィルムが得られた。従来の架橋アゾベンゼン液晶高分子と比べ，IPNフィルムは高い力学強度を示した。紫外光・可視光を照射すると，IPNフィルムは可逆的な屈曲挙動を示した。とくに可視光照射時の形状回復はネマチックIPNフィルムよりも早いことが分かった。IPN構造の形成により，紫外光応答性と可視光応答性を共に制御できることが明らかになった。
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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
2019年度は，架橋液晶高分子/非晶高分子複合系における新たなミクロ構造構築をめざし，スメクチック相を示す架橋液晶高分子を用いた。これまで，非晶成分の選択により紫外光応答性を制御できることが分かっていたが，スメクチック液晶高分子を利用することにより可視光応答性の向上に成功した。ミクロ構造を制御することにより高分子光運動材料の高性能・高機能化することは本研究課題の重要課題の1つであり，研究は順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
スメクチックIPNフィルムについて相分離構造評価とモルフォロジー制御を行う。構成成分の種類・組成比を変化させることにより更なる特性向上が期待できる。相分離挙動・力学特性・光応答性を詳細に評価し，従来の架橋液晶高分子やネマチックIPNと比較することにより，新規複合系の構造・物性の特徴を探究する。さらに複合フィルムを様々な形状に成形し，光応答性の向上や新規運動モードの発現をめざす。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2019年度において試薬や消耗品が予定よりも安価で調達でき，次年度使用額が生じた。次年度使用額は，有機溶媒・アゾベンゼン合成の原料・モノマー・光重合開始剤などの試薬や光学部品などの購入費に充当する。
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