応力場に置かれた高分子ゲルのスローダイナミクス

应力场中聚合物凝胶的慢速动力学

• 批准号: 19031014
• 负责人: 浦山 健治
• 金额: $ 5.44万
• 依托单位: Kyoto University
• 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: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19031014/
• 关键词: ゲル; レオロジー; ポアソン比; 膨潤; 液晶; 高分子ゲル; ジェラン; 物理ゲル; スローダイナミクス; 破壊

今年度は, 1)超低速圧縮下のポリアクリルアミドゲルの力学挙動, 2)液晶ゲルの電場応答挙動のダイナミクス, を調べた. 1)に関しては, 分速0.005mmという超低速度で圧縮できる装置を市販装置を改造することによって作製した. 通常の圧縮試験が行なわれるような分速1mm以上では, 応力-ひずみ挙動に圧縮速度依存性はみられなかったのに対し, 分速0.5mm以下になると顕著な依存性がみられるようになった. ゲルの外径を測定しポアソン比を求めると, 分速1mm以上では0.5に近く変形時の体積変化が起こっていないことがわかった. 一方, 分速0.5mm以下になるとポアソン比は圧縮速度の低下とともに減少し, 最も小さいときで0.25程度にまで減少した. これは, 変形速度がゲルの拡散速度と同程度のタイムスケールにまで減少したためである. この体積変化は応力に関わる実効ひずみも減少させるため, 応力-ひずみ挙動にも圧縮速度依存性が現れることがわかった., 2)に関しては, ひずみおよび複屈折変化の電場印加および電場除去時の応答時間を電圧の変数として調べた. 電場印加時の光学応答時間は, 電圧の2乗に逆比例して変化し, ミリ秒オーダーであった. 一方, 力学応答時間は, 光学応答時間と同様の電圧依存性を示したが約10倍遅いことがわかった. また, 電場除去時の両応答時間は電圧に依存しなかったが, 電場印加時と同様に力学応答は光学応答よりも約10倍遅かった. これらの実験結果を説明するモデルを構築し, 実験結果と良好な一致を得た.

今年，我们研究了1）在超低压缩下聚丙烯酰胺凝胶的动力学，以及2）液体晶体凝胶的电场反应行为的动力学。关于1）我们制造的设备可以通过修改市售设备以极低的0.005 mm的速度压缩。在1 mm或更大的速度下，在正常的压缩测试的情况下，未观察到压缩速度依赖性对应力 - 应变行为的依赖性，而当速度为0.5 mm或更小时时，观察到显着的依赖性。当测量凝胶的外径并计算泊松比时，发现其速度接近0.5，速度为1毫米或更高，并且在变形过程中没有发生体积变化。另一方面，当速度为0.5 mm或更低时，泊松比随压缩速度的降低而降低，在最低点下，泊松比下降到约0.25。这是因为将变形速率降低到类似于凝胶扩散速率的时间表。该体积变化还减少了与压力相关的有效应变，因此发现压缩率依赖性也出现在应力 - 应变行为中。关于2），在应用电场时应变和双发性变化的响应时间和电场的去除作为电压变量。应用电场时的光学响应时间倒数为电压正方形，并且处于毫秒的顺序。另一方面，发现机械响应时间慢约10倍，类似于光学响应时间。尽管去除电场时的两个响应时间都不取决于电压，但机械响应的速度比光学响应慢约10倍，就像施加电场时一样。我们构建了一个解释这些实验结果的模型，并与实验结果达成了良好的一致性。

项目成果

Thermal Deformation of Imprinted Nematic Elastomers

压印向列弹性体的热变形

• 发表时间: 2009
• 期刊: Journal of Physics : Conference Series (印刷中)
• 作者: Sawa;Y.;Urayama;K.;Takigawa
• 通讯作者: Takigawa

Stimuli-Responsive Nematic Elastomers and Gels

刺激响应向列弹性体和凝胶

• 发表时间: 2008
• 作者: Urayama;K.
• 通讯作者: K.

高分子網目系ソフトマテリアルの刺激応答挙動の研究

聚合物网络软材料刺激响应行为研究

• 发表时间: 2007
• 作者: 竹下宏樹;谷口真一;有本光生;宮正光;竹中克彦;塩見友雄;浦山健治
• 通讯作者: 浦山健治

ジェランゲルの破壊挙動に及ぼす圧縮速度の影響

压缩速度对结冷胶断裂行为的影响

• 发表时间: 2007
• 作者: 田岡;浦山;中村;瀧川
• 通讯作者: 瀧川

Stretching-induced director rotation in thin films of liquid crystal elastomers with homeotropic alignment

• DOI: 10.1021/ma071104y
• 发表时间: 2007-10-16
• 期刊: MACROMOLECULES
• 影响因子: 5.5
• 作者: Urayama, Kenji;Mashita, Ryo;Takigawa, Toshikazu
• 通讯作者: Takigawa, Toshikazu