動的共有結合を利用した架橋液晶高分子における粘弾性光制御

使用动态共价键对交联液晶聚合物进行粘弹性光学控制

基本信息

批准号：
25870219
负责人：
間宮純一
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2014-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，架橋液晶高分子に光照射により運動を誘起し，高分子材料表面において多様な仕事をするアクチュエーターを開発するとともに，光照射によって材料の粘弾性を制御できる新しいソフトマテリアルを創製することを目的としている。本年度は，従来の化学結合により架橋を施した架橋液晶高分子にフォトクロミック分子の吸収波長である紫外光を照射すると，フォトクロミック分子の異性化に伴い，材料の弾性率が低下することを見いだした。またこの弾性率の減少は，架橋液晶高分子の配向方向に大きく依存することが分かった。熱機械分析装置を用いた弾性率の評価では，高分子フィルム全体を伸張させ，印加荷重とひずみから算出する。しかしながら，フォトクロミック分子を導入した架橋液晶高分子に紫外光を照射すると，光はフィルムの膜厚方向に強度分布を持つ。その結果，フォトクロミック分子の異性化率に変化が生じ，フィルム表面での物性とバルクでの物性が異なることが予想される。そこで高分子フィルム表面における弾性率をAFMを用いて評価した。弾性率が既知のカンチレバーを用い，高分子フィルムを押し込む際の押し込み量とカンチレバーのたわみから表面の弾性率を算出することができる。バルクの弾性率とフィルム表面の弾性率を比較すると，平行配向フィルムでは比較的同程度の値を示すことが明らかとなった。また，AFMを用いた弾性率評価は，局所的な光照射による物性変化を検出することができるため非常に有用な方法である。さらに，垂直配向フィルムの弾性率を評価したところ，バルクの弾性率と大きく異なることが明らかとなった。これらの結果から，架橋液晶高分子フィルムでは弾性率が初期配向に依存し，バルクと表面で物性が異なることを見いだした。

这项研究旨在开发一种执行器，该执行器通过辐照光来诱导交联的液晶聚合物的运动，并在聚合物材料表面执行各种任务，并创建可以通过光照射控制材料粘弹性的新软材料。今年，我们发现，当通过常规化学键交联的交联液晶聚合物被紫外线照射，紫外光是光致变色分子的吸收波长，材料的弹性模量降低了光子分子的同化。还发现弹性模量的这种减少在很大程度上取决于交联液晶聚合物的方向。在使用热机械分析仪对弹性模量进行评估时，整个聚合物膜是根据施加的负载和应变来拉伸和计算的。但是，当将紫外线照射到与光致变色分子引入的交联液晶聚合物上时，该光在膜厚度方向上具有强度分布。结果，光致变色分子的异构化速率将会改变，预计膜表面上的物理特性和散装的物理特性会有所不同。因此，使用AFM评估了聚合物膜表面上的弹性模量。使用具有已知弹性模量的悬臂，可以根据推动聚合物膜和悬臂偏转的推动量来计算表面的弹性模量。比较散装的弹性模量和薄膜表面的弹性模量表明，平行膜表现出相对相似的值。此外，使用AFM评估弹性模量是一种非常有用的方法，因为它可以检测由于局部光照射而导致物理性质的变化。此外，当评估垂直定向膜的弹性模量时，发现它与大量模量显着不同。从这些结果中可以发现，交联的液晶聚合物膜的弹性模量取决于初始方向，并且物理特性之间的物理特性在体积和表面之间有所不同。