光化学反応に基づく分子長変化により異方的に運動する高分子液晶ゲルの開発

开发基于光化学反应的分子长度变化而各向异性移动的高分子液晶凝胶

基本信息

批准号：
14655355
负责人：
池田富樹
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

代表的なフォトクロミック色素であるアゾベンゼンは異性化により分子長を変化できる。このためアゾベンゼンの分子長変化というミクロな効果を利用して,ゲルの変形というマクロな形状変化を誘起できる可能性がある。これまでに申請者らは,高分子アゾベンゼン液晶の光駆動に関する一連の研究を行い,高分子液晶が光に対して鋭敏にかつ高速(応答時間,100ns)に応答することを明らかにした。これらの結果から,高分子アゾベンゼン液晶をゲルの基材として用いると,外場に対して敏感かつ高速に応答し,大きな形状変化を誘起できると考えた。上記の着想に基づいて本研究では高分子アゾベンゼン液晶を用いて光刺激により自律的に運動する高分子ゲルを開発することを目的とした。液晶性を示すアゾベンゼンモノマーを架橋剤とともにセル内で熱および光重合することで,厚さ数十ミクロンのエラストマーフィルムを得た。このフィルムはモノマーの良溶媒中で異方的に膨潤することが明らかとなった。さらに,このフィルムに紫外光照射を行うと,照射方向にフィルムが数十秒で屈曲することがわかった。可視光の照射によってフィルムは本の状態に戻り可逆的な光屈曲を誘起できた。また,ガラス転移温度以上にフィルムを加熱することで,溶媒を用いずエラストマーフィルムの光屈曲を誘起できることが明らかとなった。

偶氮苯（一种典型的光致致染料）可以通过异构化改变分子长度。因此，可以利用改变偶氮苯分子长度的微观效应，以诱导大态变化，例如凝胶的变形。到目前为止，申请人已经对聚合物偶氮苯液晶的光驱动的一系列研究表明，聚合物液体晶体迅速响应（响应时间：100 ns）。这些结果表明，当将聚合物偶氮苯液晶用作凝胶的底物时，它们可以敏感，迅速地对外部磁场做出反应，并可以诱导较大的形状变化。基于上述概念，这项研究旨在开发一种聚合物凝胶，该聚合物凝胶使用聚合物偶氮苯液晶自动移动。用交联剂在细胞中热聚合液晶偶氮苯单体，并获得了具有几十微米的弹性膜。发现这部电影在单体的好溶剂中以各向异性膨胀。此外，发现该膜被紫外线照射时，该膜在几十秒钟内沿辐照方向弯曲。可见光的辐照使胶卷返回其书籍状态并引起可逆的光弯曲。还揭示了在玻璃过渡温度上方加热膜可以在不使用溶剂的情况下诱导弹性膜的光弯曲。