中立面移動抑制戦略：非線形力学応答液晶フィルムによる高耐久湾曲デバイスの創製

中性面运动抑制策略：使用非线性动态响应液晶薄膜创建高度耐用的弯曲器件

• 批准号: 21J14493
• 负责人: 岸野 真之
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J14493/
• 关键词: 液晶; リンクル構造; 中立面; 湾曲; ソフトマテリアル

本研究は，非線形力学応答を示すフィルムの積層により，ソフトマテリアルの湾曲に伴う中立面移動を抑制し，デバイスの湾曲耐久性を向上させることを目的としている。最終年に当たる本年度は，液晶フィルムとリンクル構造を有するフィルムを作製し，力学特性を解析した。次に，非線形力学応答を示したフィルムをソフトマテリアルに積層し，湾曲に伴う中立面移動を調べた。さらに，フィルムの中立面位置に導電材料を成膜し，湾曲に伴うクラック挙動を観察した。液晶フィルムはネマチック液晶，モノマー，架橋剤，光重合開始剤の混合物を光重合することにより作製した。リンクル構造は予め延伸したポリジメチルシロキサン（PDMS）フィルムにポリエチレンテレフタラート（PET）フィルムを積層し，応力を除去することで形成した。作製したフィルムの力学物性は引張試験により調べた。液晶フィルムにおいては，配向方向や重合温度に応じて弾性率が異なることがわかった。無配向の液晶フィルムでは，あるひずみを境に応力の増加量が変化する非線形的な力学応答を示した。また，リンクル構造を有するフィルムでは，延伸に伴いリンクル構造が伸び切ることで応力が増大することが明らかとなった。液晶フィルムまたはリンクル構造PETフィルムを汎用的なソフトマテリアルであるPDMSフィルムに積層し，内部ひずみを測定可能なセンサーを用いて湾曲に伴う中立面移動を調べた。リンクル構造積層PDMSフィルムにおいて，中立面移動の抑制を示唆する結果が得られた。そこで，このフィルムの中立面位置に金を成膜し，湾曲に伴う顕微鏡観察を行なった。その結果，従来とは90°異なる方向にクラックが発生した。リンクル構造の高さ，周期，材質を変えることで，中立面移動ならびに導電材料のクラック発生を抑制し，フレキシブルデバイスの高耐久化を達成できると考えている。

这项研究旨在通过层压层表现出非线性机械响应并提高设备的弯曲耐用性，从而抑制由于软材料的曲率而导致中性表面的运动。今年，最后一年，我们准备了一部带有液晶膜和皱纹结构的膜，并分析了其机械性能。接下来，将显示非线性机械响应的膜层压在软材料上，以检查与曲率相关的中性平面运动。此外，将导电材料沉积在膜的中性表面上，并观察到与曲率相关的裂纹行为。通过将列液晶，单体，交联剂和光聚合剂启动器的混合物进行光聚合来制备液晶膜。皱纹结构是通过将聚对苯二甲酸酯（PET）膜层压到预拉伸的聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜上并消除应力的。通过拉伸试验检查制备膜的机械性能。发现液晶膜的弹性模量取决于方向方向和聚合温度。在非对齐液晶膜中，显示了非线性机械响应，其中在一定应变下应力增加了。还揭示了在具有皱纹结构的胶片中，压力会随着皱纹的伸展而增加。将液晶膜或皱纹结构的宠物膜层压到PDMS膜，通用软材料，并使用可以测量内部应变的传感器检查与曲率相关的中性表面运动。结果表明抑制了皱纹结构层压的PDMS膜中中性表面运动。因此，将黄金沉积在该膜的中性表面上，并与曲率结合进行微观观察。结果，裂缝沿与传统裂缝不同的方向发生。通过更改皱纹结构的高度，周期和材料，可以抑制中性表面运动和导电材料的开裂，并可以实现柔性设备。

项目成果

機械学習を利用した湾曲高分子フィルムの疲労寿命予測

使用机器学习预测弯曲聚合物薄膜的疲劳寿命

• 发表时间: 2021
• 作者: Masayuki Kishino;Kyohei Hisano;Atsushi Shishido;岸野 真之，田口 諒，赤松 範久，宍戸 厚
• 通讯作者: 岸野 真之，田口 諒，赤松 範久，宍戸 厚

Wideband reflection wavelength tuning by bending of cholesteric liquid crystal elastomer films

通过弯曲胆甾型液晶弹性体薄膜进行宽带反射波长调谐

• DOI: 10.1063/5.0044216
• 发表时间: 2021
• 期刊: J. Appl. Phys.
• 作者: Masayuki Kishino;Norihisa Akamatsu;Ryo Taguchi;Shoichi Kubo;Kyohei Hisano;Osamu Tsutsumi;and Atsushi Shishido
• 通讯作者: and Atsushi Shishido

機械学習を利用した繰り返し湾曲による高分子フィルムの疲労寿命予測

使用机器学习预测重复弯曲聚合物薄膜的疲劳寿命

• 发表时间: 2021
• 作者: Shimura Yasuyuki;Watanabe Kanta;Taniguchi Takanori;Osato Kotaro;Yamamoto Rikako;Kusanose Yuka;Umeo Kazunori;Fujita Masaki;Onimaru Takahiro;Takabatake Toshiro;岸野 真之，田口 諒，赤松 範久，宍戸 厚
• 通讯作者: 岸野 真之，田口 諒，赤松 範久，宍戸 厚

湾曲高分子フィルムの疲労挙動解析

弯曲聚合物薄膜的疲劳行为分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Yamaguchi H.;Furuya S. C.;Morota S.;Shimono S.;Kawakami T.;Kusanose Y.;Shimura Y.;Nakano K.;Hosokoshi Y.;高野 哲，Ooi Ching Pin，大島 由佳，道村 唯太，安東 正樹;岸野 真之，田口 諒，宍戸厚;岸野 真之，田口 諒，久野 恭平，宍戸 厚
• 通讯作者: 岸野 真之，田口 諒，久野 恭平，宍戸 厚

Internal strain analysis in bending silicone elastomer through selective reflection of cholesteric liquid crystal sensor

通过胆甾型液晶传感器的选择性反射分析弯曲有机硅弹性体的内应变

• 发表时间: 2021
• 作者: Masayuki Kishino;Norihisa Akamatsu;Ryo Taguchi;Kyohei Hisano;Osamu Tsutsumi;Atsushi Shishido
• 通讯作者: Atsushi Shishido