| 研究課題/領域番号 |
19H02055
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| 研究機関 | 高知工科大学 |
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研究代表者 |
辻 知宏 高知工科大学, システム工学群, 教授 (60309721)
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| 研究分担者 |
蝶野 成臣 高知工科大学, システム工学群, 教授 (20155328)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 液晶 / アクチュエータ / 異方性流体 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，固体に近い液晶（コレステリック液晶およびスメクティック液晶）の流動挙動と流動中の分子挙動の相関を解明し，アクチュエータやセンサといった新たな機械要素への応用を提案する．
この課題遂行のための一連の研究の内，2020年度の計画は，コレステリック液晶およびスメクティック液晶を利用した液晶アクチュエータの提案である．まず，液晶アクチュエータについてであるが，ネマティック液晶にカイラル剤を添加することによりコレステリック液晶を作成した．作成したコレステリック液晶を液晶セルに封入し，精密温度制御を行うことによって，微小液晶滴を材料中に出現させる．液晶セルに電場を印加することで，液晶滴を駆動することに成功した．同様の実験をネマティック液晶に対して行ったところ，液晶滴は駆動しなかったことから，コレステリック液晶のらせん構造が液晶滴に巨視的異方性が発現し，駆動につながることを明らかにした．
一方，分子動力学および連続体力学的見地より，等方相・ネマティック相・スメクティック相間の界面では，界面力が発生し，物体を駆動する新たな機械要素の開発につながることを明らかにし，2021年度に界面力の測定を行うための予備実験を行った．DSC測定により，等方相－ネマティック相界面，ネマティック相－スメクティック相界面，等方相－スメクティック相界面の生成温度を明らかにし，相界面の制御に必要な温度制御システムの選定および実験セルの製作手順を含んだ，液晶マニピュレータシステムの設計を行った．
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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
コレステリック液晶を利用した微小アクチュエータの研究に関しては，概ね当初の計画通り進んでおり，コレステリック液晶の微小的の駆動に成功したとともに，コレステリック液晶のらせんピッチが微小液滴の駆動に及ぼす影響について明らかにできた．
一方，スメクティック液晶の機械要素への利用については，スメクティック液晶の粘度が高いことから，高い応答性が要求されるような場合には適していないことが分かった．一方，スメクティック液晶の界面力を利用したマイクロマニピュレータの可能性を見出し，次年度の実験についての準備を行うことができた．
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度の研究結果より，スメクティック液晶を応用した新規マニピュレータの原理と可能性が明らかとなった．特に，スメクティック液晶をマニピュレータに応用した場合に，大きな駆動力を発揮できることが期待できる．そこで，最終年度にスメクティック液晶界面を利用した新たなマニピュレータシステムの開発に尽力する．
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