Electric-field-induced deformation of liquid crystalline elastomers with flexoelectric polarization

弯曲电极化液晶弹性体的电场诱导变形

基本信息

批准号：
20K05654
负责人：
平岡一幸
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tokyo Polytechnic University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

引っ張り変形下ならびに曲り変形下で架橋反応した側鎖型液晶エラストマーを作成し、フレクソエレクトリック効果による分極発生を検討した。主鎖ポリマーとしてポリメチルヒドロキシシロキサンを、メソゲンとして楔型形状のコレステロール誘導体モノマーを用いた。これらに二官能性の架橋剤を加え、トルエン溶媒に溶かしヒドロシリル化反応により側鎖型液晶エラストマーを得た。反応完了前に合成物を取り出し、室温で所定の変形を加えながら反応を続け配向試料を得た。試料の相系列は[g 25-33 SmA* 100-120 I (℃)]であった。半経験的分子軌道法により求めたコレステロール誘導体モノマーの分子長軸方向の電気双極子モーメントは1.1debide程度であった。分極はKistler社製のCharge Meter Type5015を用い、電極と試料の接触面積を1.5 mm2にて測定した。引っ張り変形試料中央部は一様に配向した（秩序パラメータS～0.5程度）。等方相へ転移してもS = 0.15-0.2の配向秩序が残っており、擬似的なネマチック状態であると考えられる(以下、擬似等方相)。参照試料のシリコンゴムの場合、測定温度範囲20℃～160℃の間で電荷は発生しなかった。メソゲンが均一に一軸配向している引っ張り変形サンプルの中央部ではシリコンゴムと同様に電荷は発生しないが、広がり変形した末端部では擬似等方相において809pC/mm2程度の電荷の発生が確認された。馬蹄型変形試料は厚さ方向にダイレクターが広がり変形していることをX線回折より確認した。馬蹄型変形試料の場合、SmA*相の温度領域ではほとんど電荷は発生しなかったが、100℃付近の液晶相から擬似等方相への相転移に伴いフレクソエレクトリック分極によると推定される電荷が観測され、温度の上昇に伴い増加し140℃以上では1400pC/mm2程度に達した。

制备了在拉伸变形和弯曲变形下经历交联反应的侧链液晶弹性体，并研究了由挠性效应引起的极化。将聚甲基羟基硅氧烷用作主链聚合物，并将楔形胆固醇衍生物单体用作中源。将实践交联剂加入其中，并将混合物溶解在甲苯溶剂中，并通过氢硅烷基化反应获得侧链液晶弹性体。在反应完成之前，将化合物除去，并在室温下继续进行所需的变形，并获得方向样品。样品的相系列为[G 25-33 SMA* 100-120 I（°C）]。通过半经验分子轨道方法确定的胆固醇衍生物单体的纵向分子轴中的电二唑矩约为1.1 debide。为了极化，使用了由基斯特勒制造的5015型电荷表，并且在1.5 mm2下测量电极和样品之间的接触面积。拉伸变形样品的中心部分均匀定向（顺序参数s〜0.5）。即使过渡到各向同性阶段，S = 0.15-0.2的方向顺序仍然存在，并且被认为是伪nematic态（以下称为伪各向同性阶段）。在硅橡胶作为参考样品的情况下，在20°C和160°C的测量温度范围之间未产生电荷。在拉伸变形样品的中心，中塞原是单轴均匀定向的，就像硅橡胶一样，未产生任何电荷，但是在样品结束时，在伪异位相中，确认了大约809 PC/MM2的电荷的产生。 X射线衍射证实，主管沿马蹄形变形标本和变形的厚度方向扩散。在马蹄形变形样品中，在SMA*相的温度范围内几乎没有电荷，但是观察到通过挠性偏振估计的电荷是从100°C左右液晶相向伪异构相的相变，并随着温度的升高而增加，在1400pc/mm2处达到140°C的升高。

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

非対称変形下で架橋した液晶エラストマーのフレクソエレクトリック分極の発生と電界誘起変形

交联液晶弹性体在不对称变形下产生挠曲电极化和电场诱导变形

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
平岡一幸;米須　晴琉
通讯作者：
米須　晴琉

Spontaneous polarisation due to flexoelectric effect in liquid crystalline elastomers prepared by cross-linking under splay distortion

在张开变形下交联制备的液晶弹性体中由于挠曲电效应而产生的自发极化

DOI：
10.1080/02678292.2022.2095676
发表时间：
2022
期刊：
Liquid Crystals
影响因子：
2.2
作者：
Kazuyuki HIRAOKA;Toshio ISHIHARA;Hiroyuki MINAMI;Shiori TAIRA;Seiryu KOMESU and Katsumi YAMADA
通讯作者：
Seiryu KOMESU and Katsumi YAMADA

Flexoelectric Polarization in Liquid Crystalline Elastomers Prepared by Cross-Linking under Horseshoe-Shaped Deformation.

马蹄形变形下交联制备的液晶弹性体的挠曲极化。