高分子液晶材料の高強度化を目的とした流動・磁場併用成形プロセスの確立

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750126
• Research Institution: Kochi University of Technology
• Principal Investigator: 辻 知宏 高知工科大学, 工学部, 助教授 (60309721)
• Keywords: コンピュータシミュレーション / 高分子液晶 / 材料強度 / 流動解析

Research Abstract

高分子液晶プラスティック・繊維の高強度・高機能化を目指し,高分子液晶製品の成型時の液晶分子の配向状態の数値シミュレーションおよび流動・引張り強度測定実験を行った.
数値シミュレーションには,主にLeslie-Ericksen理論を用いた.平行平板間の一部に磁場を印加した流路内を流れる液晶流のシミュレーションを行い,磁場が液晶流に与える影響を明らかにした.磁場強度があるしきい値以下では,液晶分子は磁場の影響をほとんど受けない.しかし,しきい値を超える強度の磁場を与えた場合には,液晶分子は磁界の方向に配向する.このしきい値は,流速に強く依存し,流速が高いほどしきい値が大きくなることが明らかになった.また,磁界の方向へと向けられた分子配向は,対流の影響によって下流まで及ぶ.
実験には,細管押し出し型レオメータを用いた.高分子液晶材料を加熱・溶融し,細管から押し出すことによって,引っ張り試験用の試料を作成するのと同時に,押し出し流量から粘度を算出した.実験パラメータとして,押し出し圧力,細管直径,溶融温度を変化させた.最終的に,これらのパラメータと成型材料の引っ張り強度との関係を明らかにした.その過程で,引っ張り破断した高分子液晶材料の破断面の電子顕微鏡観察を行い,液晶分子の配向状態の実験パラメータ依存性について調べた.

Research Products

• [Publications] 寺田敦史, 辻 知宏, 蝶野成臣: "ネマティック液晶の同心回転円板間流れの数値シミュレーション"日本機械学会論文集(B編). 69. 1035-1042 (2003)
• [Publications] 辻 知宏, 蝶野成臣: "磁場下におけるネマティック液晶の平行平板間流れの数値シミュレーション"日本機械学会論文集(B編). 69. 2649-2656 (2003)
• [Publications] 辻 知宏, 蝶野成臣: "液晶注入プロセスの数値シミュレーション(第1報,基本モデリングと解析)"日本機械学会論文集(B編). 68. 3259-3265 (2002)
• [Publications] 辻 知宏, 蝶野成臣: "磁場下におけるネマティック液晶の平行平板間流れの数値シミュレーション"日本機械学会論文集(B編). 68. 3012-3017 (2002)