2005 Fiscal Year Annual Research Report
液晶エラストマーを用いた熱-力学変換デバイスに関する基礎的研究
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17550169
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tokyo Polytechnic University |
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Principal Investigator |
平岡 一幸 東京工芸大学, 工学部, 助教授 (50267530)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野瀬 卓平 東京工芸大学, 工学部, 教授 (20016405)
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| Keywords | 液晶 / 人工筋肉 / 結晶工学 / 高分子構造・物性 / 化学物理 |
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| Research Abstract |
液晶エラストマーはポリマーネットワークの力学的性質と液晶相の異方性を併せ持つ新しい材料として期待されており、従来の液晶性材料では実現できなかった新たな機能や応用、例えば伸縮を利用した人工筋肉など、が期待される。本研究では液晶相の対称性を反映した自発的かつ可逆的な変形機能を持つ液晶エラストマー材料の研究を行っている。特にスメクチックC(SmC)相の二軸性に注目し、"自発的・可逆的な二軸性の変形機能の発現"、や"変形に伴う液晶相の異方的機能〔圧電性や第2次高調波発生(SHG)〕の発現"を目指している。17年度の主な結果は次の2項目である。
(1)応力下架橋反応によるナノ構造制御とモノドメインSmC^*エラストマーの合成;
架橋反応に際して力場を加えることにより液晶エラストマーを配向制御に成功した。一軸延伸下における架橋反応で得られたSmC^*液晶エラストマーの場合、ダイレクターが延伸方向に配向しているものの、スメクチック層の傾く方向を規定できないため、多結晶(ポリドメイン)構造となった。一方、せん断応力など二軸性の変形を加えることにより、ダイレクターと層がともに均一に配向した単結晶(モノドメイン)試料を得た。
(2)モノドメインSmC^*エラストマーにおける可逆的・自発的変形に関する研究;
上記(1)で得られたモノドメインSmC^*エラストマーについて、その逐次的な"等方相⇔SmA相⇔SmC相転移"に対応して"自発的・可逆的な二軸性の変形機能を発現"することを見出した。昇・降温におけるサンプル長ならびにサンプルエッジと初期配向の際の応力方向(層法線方向と一致)とのなす角を計測し、フイルム状試料の可逆的・自発的な形状変化を定量的に評価した。同時にX線回折により層法線とメソゲンの成す角などを求め、両者の比較検討からミクロな分子配列変化がマクロな試料形状変化と対応することを示した。
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