| 研究概要 |
液晶の配向が一様な液晶エラストマーの熱変形挙動は多くの研究者によって明らかにされているが,配向が周期性をもち変化するような液晶エラストマーの熱変形挙動はほとんど調べられていない.本研究は,ツイスト配向およびハイブリッド配向をもっ液晶エラストマーを作製し,その熱変形挙動を調べ液晶配向との相関を調べた.
アキラルな反応性液晶モノマーと架橋剤の混合物に所定量のキラルな未反応性液晶(キラルドーパント)を加え,ガラスセルの上下面間でダイレクターが90°回転した状態で光重合を行った.生成したゲル薄膜からキラルドーパントを除去しても膜の上下面でダイレクターが90°回転していることを偏光顕微鏡観察により確認した.このようなキラルインプリント法によって任意の角度だけダイレクターが回転したツイストネマチックエラストマーの作製法を確立した.
ツイストネマチックエラストマー薄膜の温度変化によるマクロ変形挙動を調べた.正方形状に切り出した薄膜は,冷却すると上下面のダイレクターと45°の角度をなす方向に伸長し,菱形状に形状変化した.形状変化は熱可逆的であり,加熱すると同方向に収縮した.赤外分光測定により,液晶の配向オーダーパラメータの温度変化を調べ,マクロ変形との相関を明らかにした.オーダーパラメータの増加とともに伸びは増加し,菱形の短軸と長軸の長さの比がオーダーパラメータにおおよそ比例することを見いだした.
水平配向と垂直配向処理をした基板を組み合わせたセル中で重合を行うことで,ダイレクターが膜厚方向に90°回転したハイブリッド配向液晶エラストマーを作製した.この液晶エラストマーは温度によって巨大な屈曲変形を示し,ある温度を境界として屈曲方向が変化した.一様に水平配向もしくは垂直配向した液晶エラストマーの熱変形挙動を調べ,等方性弾性理論を用いることにより屈曲変形挙動を定量的に説明することに成功した.
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