印加電場下での液晶高分子のゾルーゲル転移とその多孔質ナノ構造体の時空間制御

施加电场下液晶聚合物的溶胶-凝胶转变和多孔纳米结构的时空控制

• 批准号: 13031003
• 负责人: 及川 英俊
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13031003/
• 关键词: 液晶高分子; PBLG; ゾル-ゲル転移; 電場印加効果; 動的光散乱; コレステリック構造; 球晶構造; 液晶組織構造

リオトロピック液晶高分子であるPBLGの相図はチムニー構造を示し,これまでも等方相における棒状高分子としての溶液物性,液晶相におけるコレステリック構造,ウイリアムドメイン,動的散乱現象の解析がなされてきた.等方相から,等方相と液晶相との混在相へのゾル-ゲル転移について動的光散乱法(DLS)を駆使して研究を行って来たが,ナノスケールにおけるPBLGゲルの多孔質構造制御を目的として,本研究課題では電場印加下でのゾル-ゲル転移挙動の解析を行った.本年度は,電場印加下でゲル化させたPBLGの構造・組織解析を主に直交ニコル下での偏光顕微鏡観察で行い,併せてプローブ法DLSの測定も行った.以下に得られた結果とその考察をまとめる.1.電場無印加下でのゲル化過程では,PBLG濃度の上昇とともに,アイソジャイヤ組織のない暗視野,球晶構造,プレーナー指紋領域が発達したポリドメイン構造へと変化した.2.直流電場を印加すると,濃度の上昇とともに,偏光顕微鏡像はシュリーレン状組織,高次球晶構造,指紋状組織が消失した大規模組織となった.いずれの濃度でもゲル構造の発達が促進された.3.これに対して,交流電場を印加すると,ある特定の周波数において,球晶サイズの減少,ポリドメイン構造の境界域の不明瞭化が観測され,ゲル構造の不安定化あるいはゾル-ゲル転移の抑制・無秩序化が見られた.しかしながら,これらの挙動は,その特定周波数を外れると明瞭には観測されなかった.4.直流電場印加,低濃度の場合は,コレステリック構造がネマチック構造に相転移し,その結果,繊維状分岐構造の発達により,ネットワークが形成されるものと推定される.一方,高濃度側では発達した球晶があたかも一次核のように振る舞い,その周りのPBLG鎖の再配列で分岐構造が形成されると考えられる.5.PBLGゲルの構造が多孔質であることはこれまでも電子顕微鏡観察から推定されてきたが,プローブ法DLSから始めて膨潤状態における多孔質構造が確認され,ゾル-ゲル転移がPBLG鎖間の連結とミクロ相分離の競合過程であることを裏付けた.今後はこの競合過程における粘弾性的性質と交流電場の周波数とのカップリングを利用したさらなる精級なゾル-ゲル転移の制御を試みる計画である.

The phase structure of PBLG in liquid crystal polymer is shown. The solution properties of PBLG in cubic phase are shown. The structure of PBLG in liquid crystal phase is analyzed. The optical scattering method (DLS) for the study of isohedral phase transition, isohedral phase transition and liquid crystal phase transition in phase transition is proposed. This year, the structure and tissue analysis of PBLG under electric field were mainly carried out under polarized light microscope, and the determination of DLS by chemical method was carried out. The results are as follows: 1. The polarization process in the absence of electric field, the increase of PBLG concentration, the formation of soft tissue, the dark field, the spherulitic structure, the fingerprint field, the formation of soft tissue, the high order spherulitic structure. 2. The polarization process in the absence of electric field, the increase of concentration, the polarization micro-mirror formation, the high order spherulitic structure. Fingerprint-like tissue disappears. Large-scale mass tissue disappears. 3. In contrast, the AC electric field is induced, the specific frequency is induced, the spherulites are reduced, the structure is not clear, the structure is unstable, the suppression of the shift is disordered. 4. Under the condition of high and low concentration of DC electric field, the phase shift of the structure is determined. As a result, the formation of the multidimensional bifurcation structure is estimated. On the other hand, the high concentration side of the spherulites was detected by electron microscopy, and the porous structure was confirmed by DLS. The link between PBLG locks and the separation of PBLG locks and PBLG locks are separated from each other. In the future, there will be plans to study the viscous properties of the competing processes, the cycle number of AC electric field, and the control of the alternating current electric field.

项目成果

H.Oikawa, H.Nakanishi: "Sol-Gel Transition of PBLG Solutions Observed by Dynamic Light Scattering"Transactions of Materials Research Society of Japan. 26(2). 585-588 (2001)

H.Oikawa、H.Nakanishi：“通过动态光散射观察到的 PBLG 溶液的溶胶-凝胶转变”日本材料研究会汇刊。

H.Oikawa, H.Nakanishi: "Dynamics of Probe Particles during Sol-Gel Transition of PBLG-DMF Solution and the Resulting Gel Structure"Journal of Chemical Physics. 155(8). 3785-3791 (2001)

H.Oikawa、H.Nakanishi：“PBLG-DMF 溶液溶胶-凝胶转变过程中探针颗粒的动力学以及由此产生的凝胶结构”化学物理杂志。