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

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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。