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2013 年度 実績報告書

超高速応答可能な液晶性環動ゲルアクチュエータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23750259
研究機関芝浦工業大学

研究代表者

木戸脇 匡俊  芝浦工業大学, 工学部, 准教授 (80401230)

キーワード液晶ゲル / 環動ゲル / ポリロタキサン / シクロデキストリン / 高分子液晶 / 液晶 / アクチュエータ
研究概要

本研究では液晶性を有するポリロタキサンとその架橋体を合成し、可動な架橋構造を有する新奇な液晶ゲルの合成とその応用を検討した。初めにポリエチレングリコール(PEG)とシクロデキストリン(CD)を用いてポリロタキサンを合成する。次に側鎖となる液晶分子を種々の長さのアルキルスペーサーを介してCDに結合することにより、可動な側鎖を有する高分子液晶を合成する。得られた液晶性ポリロタキサンを架橋させることで液晶性環動ゲルを得る。架橋には温度の選択が比較的自由な光架橋を利用する。得られた液晶性環動ゲルは、温度応答特性や電場応答特性を調べることでソフトアクチュエータとしての可能性を探る。
昨年度に引き続き、メソゲンの構造と液晶性との関係を調べるためにメソゲン化ポリロタキサンの合成を行うと同時に、液晶ゲルの合成と力学特性の測定を行った。メソゲン化ポリロタキサンの合成では、主鎖の配向と側鎖メソゲンの配向が一致するように、メソゲンの分子長軸を主鎖と平行になるように結合したSide-on型の合成を試みた。メソゲンには合成の容易さと光機能性の付与という観点からアゾベンゼン誘導体を用いた。Side-on型メソゲンのポリロタキサンへの修飾反応は、Head-on型に比べて修飾率が低くなった。これはSide-on型ではメソゲン間の立体障害が増加しているためと考えられる。また、液晶ゲルの合成では、ポリロタキサンを架橋剤として液晶モノマーの光重合を行い液晶環動ゲルを合成した。熱や電場に対するより大きな応答を期待して一軸配向した液晶ゲルを得るために、配向膜上での液晶環動ゲルの合成も試みた。架橋剤であるポリロタキサンに種々の置換基を導入し、低分子液晶溶媒との親和性を変化させることで液晶ゲルの膨潤度や粘弾性に変化が見られた。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Pressure-Responsive Polymer Membranes of Slide-Ring Gels with Movable Cross-links2013

    • 著者名/発表者名
      Katsuno, C.; Konda, A.; Urayama, K.; Takigawa, T.; Kidowaki, M.; Ito, K.
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 25 ページ: 4636-4640

    • DOI

      10.1002/adma.201301252

    • 査読あり
  • [学会発表] フィルム状液晶性環動ゲルの配向膜上での調製2014

    • 著者名/発表者名
      白石哲也、木戸脇匡俊、他3名
    • 学会等名
      平成26年度繊維学会年次大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2014-06-12
  • [学会発表] 液晶性環動ゲルの刺激応答性と力学物性2014

    • 著者名/発表者名
      林拓矢、木戸脇匡俊、他4名
    • 学会等名
      平成26年度繊維学会年次大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2014-06-12
  • [学会発表] アゾベンゼン化ポリロタキサンを用いた環動性液晶ゲルの力学物性2014

    • 著者名/発表者名
      林拓矢、木戸脇匡俊、他4名
    • 学会等名
      第63回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2014-05-29
  • [学会発表] 配向膜上での液晶性環動ゲルの調製2014

    • 著者名/発表者名
      白石哲也、木戸脇匡俊、他2名
    • 学会等名
      第63回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2014-05-28
  • [学会発表] 低分子液晶を含んだアゾベンゼン化ポリロタキサンゲルの合成と物性2013

    • 著者名/発表者名
      林拓矢、木戸脇匡俊、他4名
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2013-09-13
  • [学会発表] 液晶環動高分子の合成と一軸配向試料の調製2013

    • 著者名/発表者名
      木戸脇匡俊、他7名
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2013-09-11
  • [学会発表] アゾベンゼン化ポリロタキサンを用いた液晶ゲル刺激応答と力学物性2013

    • 著者名/発表者名
      林拓矢、木戸脇匡俊、他4名
    • 学会等名
      2013年日本液晶学会討論会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2013-09-08
  • [学会発表] Side-on型アゾベンゼンメソゲンを修飾したポリロタキサンの合成と光応答2013

    • 著者名/発表者名
      神原大輝、木戸脇匡俊、他5名
    • 学会等名
      第62回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2013-05-31
  • [学会発表] アゾベンゼン化ポリロタキサンを用いた液晶ゲルの合成2013

    • 著者名/発表者名
      林拓矢、木戸脇匡俊、他7名
    • 学会等名
      第62回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2013-05-31

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公開日: 2015-05-28  

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