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2015 年度 実績報告書

ポリドメイン液晶エラストマーのソフト弾性を用いた熱駆動アクチュエータの新しい原理

研究課題

研究課題/領域番号 26620179
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

浦山 健治  京都工芸繊維大学, 材料化学系, 教授 (20263147)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード高分子液晶 / エラストマー / 液晶高分子 / アクチュエータ / ゴム / 液晶
研究実績の概要

等方相で架橋されたポリドメイン液晶エラストマー(I-PLCE)は,架橋時の液晶配向の記憶効果がないため,ランダムに配向した局所ダイレクターが外場に対して鋭敏に応答すること(ソフト弾性)が研究代表者らによって見いだされている。I-PLCEではソフト弾性の性質により非常に小さな荷重で荷重方向に液晶が一様な再配向が起こる(モンドメイン転移)。荷重下でモノドメインに転移したI-PLCEに温度変化を与えれば,元々(無荷重下で)モノドメイン配向をもつLCEと同じように温度変化に対応した配向度変化による伸縮を生じさせることができる。これが,本課題で提案したI-PLCEの熱駆動の原理であった。この原理を実証するべく,ポリアクリレート骨格の側鎖型I-PLCEおよびポリシロキサン骨格の主鎖型I-PLCEを作製し,動作原理を実証する実験を行った。両者ともに,荷重下で温度変化を与えると大きな伸縮を示し,特に主鎖型I-PLCEでは最大で約50%の伸縮ひずみが生じた。これまではこのような大きな熱伸縮を生じるLCEは,モノドメイン状態での架橋によって作製するモノドメイン配向のLCEに限られており,同LCEの作製には大きな手間を要するという問題があった。ポリドメインLCEでは,このような作製時の面倒な配向操作は不要である。この意味において,本研究の成果はLCEを熱駆動アクチュエータとして実用化していくための貴重な知見となると考える。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Kent State University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Kent State University
  • [雑誌論文] Effects of Mechanical Constraint on Director Configuration of Monodomain Nematic Elastomers under Temperature Variation2016

    • 著者名/発表者名
      Tamashima, K., Takigawa, T., Urayama, K.
    • 雑誌名

      Nihon Reoroji Gakkaishi

      巻: 44 ページ: 17

    • DOI

      10.1678/rheology.44.17

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Tunable Lasing in Cholesteric Liquid Crystal Elastomers with Accurate Measurement of Strain2015

    • 著者名/発表者名
      Varanytsia, A., Nagai, H., Urayama, K., Pallfy-Muhoray, P.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 ページ: 17739

    • DOI

      10.1038/srep17739

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Thermal Response of Cholesteric Liquid Crystal Elastomers2015

    • 著者名/発表者名
      Nagai, H. and Urayama, K.
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 92 ページ: 022501

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.92.022501

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Pronounced Effects of Cross-linker Geometries on the Orientation Coupling between Dangling Mesogens and Network Backbones in Side-Chain Type Liquid Crystal Elastomers2015

    • 著者名/発表者名
      Tsuchitani, A., Ashida, H., Urayama, K.
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 61 ページ: 29

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2015.01.069

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Periodic Surface Modulation in Cholesteric Elastomers2015

    • 著者名/発表者名
      Kenji Urayama
    • 学会等名
      The 8th International Liquid Crystal Elastomer Conference
    • 発表場所
      Erice, Italy
    • 年月日
      2015-10-02 – 2015-10-04
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 配向制御された液晶エラストマー/ゲルの多様な外場応答特性2015

    • 著者名/発表者名
      浦山健治
    • 学会等名
      2015年応用物理学会秋期講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-16
    • 招待講演
  • [学会発表] 液晶性が付与されたエラストマー・ゲルの新奇な刺激応答特性2015

    • 著者名/発表者名
      浦山健治
    • 学会等名
      液晶化学研究会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-05-15 – 2015-05-15
    • 招待講演

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-01-27  

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