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高分子と液晶分子の混合系の相分離に関する理論的研究

聚合物与液晶分子混合体系相分离的理论研究

基本信息

批准号：
14045241
负责人：
松山明彦
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology (2003)Mie University (2002)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
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

近年,液晶状態のような秩序構造と流動性をもった系に,高分子や両新媒性分子やコロイド粒子などを混合させたときに起こる相分離現象が注目されてきている。また工学的応用面においては,相分離現象を利用した物質の分離や秩序化した複合材料等の設計に利用されてきている。ここでは、濃度(保存系)と配向秩序(非保存系)の2つの秩序パラメーターが競合することにより、平衡や非平衡現象の物性を支配している。本研究では,高分子と液晶分子の混合系を中心として,相分離と液晶相転移の競合に注目して,統計力学的理論を基礎として研究を行ってきた。以下に本研究で得られた主な結果をまとめる。高分子と液晶分子の混合系の相分離を支配する大きな因子としては,高分子の分子量や,高分子鎖の硬さが重要となる。柔らかい高分子の場合,ネマチック相(N)と等方相(I)の2相分離領域(N+I)が温度と濃度平面上の相図に現れる。高分子が硬くなるにつれて,高分子のネマチック-等方相の相転移温度が高温側へ移行し,(N+I)の2相共存領域の幅が狭くなり、低温側で安定なネマチック相(誘起ネマチック相)が現れる。高分子の硬さは相図の形を決定する重要な要因となる。温度減少に伴い,ネマチック相中の高分子鎖は"膨潤した棒状の形態"から"凝縮した棒状の形態"に相転移する。鎖の硬さによって一次相転移が連続的な相転移に変化していく。液晶のような棒状分子の集合体がもつエントロピーを,他の分子を加えることで動的にも静的にも様々に制御できることがわかった。これらの結果が今後,相分離を利用した材料設計や液晶分子のリサイクルの問題への指針となることを期待している。液晶分子と他の粒子の混合系(液晶複合系)の探索は,まだまだ多くの謎を含んでいる。

In recent years, the order structure and fluidity of liquid crystal state have been studied. The phase separation phenomenon of polymer and new mediator molecules has been noticed. In the design of composite materials, phase separation phenomena are utilized in the application of engineering. This is because the two orders of concentration (preservation system) and alignment order (non-preservation system) compete with each other, and the physical properties of equilibrium and non-equilibrium phenomena dominate. In this paper, we focus on the theoretical basis of statistical mechanics for the study of the mixing system of polymer and liquid crystal molecules, phase separation and phase transition. The results of this study are as follows: The phase separation of polymer liquid crystal molecules is dominated by large factors, and the molecular weight of polymers and the hardness of polymers are important. In the case of soft polymer, the phase (N) and the iso-cubic phase (I) are separated into two phases (N+I) and the phase is separated on the temperature and concentration plane. The polymer is hard and the polymer is stable. The phase shift temperature of the polymer is shifted from high temperature side to low temperature side. The amplitude of the (N+I) 2-phase blue shift field is narrow and the low temperature side is stable. Polymer hardness is an important factor in determining the shape of the phase. As the temperature decreases, the polymer chains in the growth phase shift from "swollen rod-like morphology" to "condensed rod-like morphology." The lock is hard, and the lock is hard. Liquid crystal rod-like molecules aggregate together, and his molecules add to the dynamic, static, and control. As a result, phase separation is expected to be used in the design of liquid crystal molecules. The exploration of mixed systems of liquid crystal molecules and other particles (liquid crystal composite systems) is not easy to solve.