| 研究課題/領域番号 |
20K20967
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
大園 拓哉 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (40344030)
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| 研究分担者 |
則包 恭央 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究グループ長 (50425740)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| キーワード | トライボロジー / 液晶エラストマ / 付着 / ゴム複合体 / 力学物性 |
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| 研究実績の概要 |
トライボロジィ特性を中心とした能動的な表面機能変化のため、刺激応答性の液晶エラストマに着目している。液晶エラストマはゴム弾性体の一種であり、液晶状態では内部に分子配向性をもつが、熱や光刺激を加えて等方相にすると、その配向性を失い、通常のゴム状態になる。この時、分子配向性がポリマー構造と関連するため、相転移時に部材形状が変形できるうえ、粘弾性特性も大きく変わる。これらの変化を上手く使って他の材料との複合化も通じて摩擦・付着をアクティブに大きく変えることが本研究の狙いである。その実現にむけ、この液晶エラストマの刺激応答変化で接触界面の状態変化を起こすべく材料表面デザインとその最適化を行うことを目指している。
初年度は、互いに関係する個別計画課題のうちで鍵となる液晶エラストマ部材の基礎物性把握のための、主鎖型の液晶エラストマの粘弾性やヒステレシスの制御および基礎理解に関する知見を得た（論文１報）。ネマチック相でのエラストマ部材の粘弾性や力学的ヒステレシスは等方相に相転移することで、大きく減少し、付着や摩擦力を変えるだけでなく、その相転移時の変化のダイナミクス（応答速度等）にも関係するため、基礎物性として基礎理解が重要である。さらに、その機能変化に重要な相転移挙動の、顕微鏡による評価方法および相転移点付近の挙動の分子設計からの制御性について知見を得て論文化を進めている。また、液晶エラストマの光刺激応答性の付与について、増感色素を導入することで実現し、その付着力を変化させることを示した（論文１報）。
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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
当初初年度に予定していた、互いに関係する個別の計画課題、①液晶エラストマの相転移挙動の制御（初年度～２年目）、②液晶エラストマの光刺激応答性の付与（初年度～２年目）、について確実な進捗を得ている。
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| 今後の研究の推進方策 |
1年目の成果である、光による相転移の誘導の結果の付着力の可逆変化を生み出す分子－部材設計知識および、液晶エラストマの粘弾性の基礎物性であるネマチック相での特徴的な履歴的挙動の知見に基づき、当初の２年目以降の計画である、液晶エラストマの力学的強化（２年目～３年目）、トライボロジィ機能を発揮する織布等との複合化のデザイン（２年目～３年目）の実現に向け、今後はそのポリマーネットワーク主鎖に直接色素を組み込んだ系において、その基礎力学物性、粘弾性および付着力の光応答性を確認する。さらに、その材料系と高い力学強度のある織布との複合化を試み、トライボロジー制御を中心に、力学素子、光学素子機能の発現を目指す。
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