非相溶ポリマーブレンドのモルフォロジーと電気粘性効果

不相容聚合物共混物的形态和电流变效应

基本信息

批准号：
08751043
负责人：
長屋智之
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08751043/
关键词：
電気粘性効果 2成分流体複雑液体高分子液晶 Maxwellの応力

项目摘要

電気粘性効果(ER効果)とは、電場を印加すると流体の粘性が著しく増加する現象をいう。側鎖型液晶ポリシロキサン(C_3EACN)をジメチルシリコン溶媒(DMS)に分散させた系は、大きなER効果を示すことが分かっているが、その機構は良く理解されていない。この系は互いに相溶しない非相溶ポリマーブレンドであり、相分離している。本研究では、電場の印加により相分離構造のモルフォロジーが変化することに着目し、この系でのER効果のメカニズムを解析した。初めに、C_3EACNの構造と電気的特性をX-線回折,誘電率測定の実験によって調べた。その結果、ER効果を示す温度領域ではC_3EACNは液晶性は示さないこと、液晶基に起因するδ緩和が10KHz以上で存在すること、1kHz以下でイオン導電性を示すことが明らかになった。次に、電場印加後のモルフォロジーの変化を顕微鏡観察によって調べた。この系では、溶媒の中にC_3EACNのドロプレットが島状に点在している。電場を印加すると、ドロプレットは電場方向に引き延ばされる。そこで、ドロプレットの変形率を印加電場の周波数依存性を画像処理によって定量的に測定した。80Hz以下ではドロプレットの変形が大きいが、周波数の増加に伴ってしだいに変形量は少なくなり、1kHzではほとんど変形しないことが分かった。このドロプレットの変形はMaxwellの応力に起因すると考え、C_3EACNの誘電率及び導電率の値を用いて変形率の周波数依存性を理論的に計算したところ、実験結果と良く一致した。ドロプレットの変形と系全体の粘性の関連を調べるために、粘度計を用いてER効果の電場周波数依存性の測定を行った。ドロプレットの変形が緩和する周波数帯で、粘性変化も著しく減少していることが分かった。従って、この系でのER効果は、ドロプレットの変形に起因することが明らかになった。

电交换效应（ER效应）是指在应用电场时流体粘度大大增加的现象。尽管在二甲基硅溶剂（DMS）中分散了侧链液晶多硅氧烷（C_3EACN）的系统，表现出很大的ER效应，但其机制尚不清楚。该系统是一种不兼容的聚合物混合物，彼此不兼容并且相位分离。在这项研究中，我们专注于由于电场的应用而导致相分离结构的形态变化，并分析了该系统中ER效应的机制。首先，通过X射线衍射和介电恒定测量实验研究了C_3EACN的结构和电性能。结果，据揭示了C_3ACN在表现出ER效应的温度范围内没有表现出液体结晶度，该液体晶体基团引起的δ松弛存在于10kHz或更多，并且在1KHz或更少的情况下表现出离子电导率。接下来，通过微观观察检查了应用电场后形态的变化。在该系统中，C_3ACN的液滴以类似岛的方式散布在溶剂中。当应用电场时，液滴会沿电场的方向拉伸。因此，通过图像处理来定量测量液滴的变形速率，以确定施加的电场的频率依赖性。发现液滴的变形在80Hz或以下是较大，但是随着频率的增加，变形的量逐渐减小，并且在1kHz时，它几乎不会变形。该液滴的变形被认为是由于麦克斯韦的压力引起的，当理论上使用C_3EACN的介电常数和电导率值计算了变形速率的频率依赖性时，这与实验结果非常吻合。为了研究液滴的变形与整个系统的粘度之间的关系，使用粘度计测量了ER效应的电场频率依赖性。发现液滴的变形松弛，粘度变化也显着降低。因此，已经揭示了该系统中的ER效应是由于液滴的变形。