中立面移動抑制戦略：非線形力学応答液晶フィルムによる高耐久湾曲デバイスの創製

中性面运动抑制策略：使用非线性动态响应液晶薄膜创建高度耐用的弯曲器件

基本信息

批准号：
21J14493
负责人：
岸野真之
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J14493/
关键词：
液晶リンクル構造中立面湾曲ソフトマテリアル

项目摘要

本研究は，非線形力学応答を示すフィルムの積層により，ソフトマテリアルの湾曲に伴う中立面移動を抑制し，デバイスの湾曲耐久性を向上させることを目的としている。最終年に当たる本年度は，液晶フィルムとリンクル構造を有するフィルムを作製し，力学特性を解析した。次に，非線形力学応答を示したフィルムをソフトマテリアルに積層し，湾曲に伴う中立面移動を調べた。さらに，フィルムの中立面位置に導電材料を成膜し，湾曲に伴うクラック挙動を観察した。液晶フィルムはネマチック液晶，モノマー，架橋剤，光重合開始剤の混合物を光重合することにより作製した。リンクル構造は予め延伸したポリジメチルシロキサン（PDMS）フィルムにポリエチレンテレフタラート（PET）フィルムを積層し，応力を除去することで形成した。作製したフィルムの力学物性は引張試験により調べた。液晶フィルムにおいては，配向方向や重合温度に応じて弾性率が異なることがわかった。無配向の液晶フィルムでは，あるひずみを境に応力の増加量が変化する非線形的な力学応答を示した。また，リンクル構造を有するフィルムでは，延伸に伴いリンクル構造が伸び切ることで応力が増大することが明らかとなった。液晶フィルムまたはリンクル構造PETフィルムを汎用的なソフトマテリアルであるPDMSフィルムに積層し，内部ひずみを測定可能なセンサーを用いて湾曲に伴う中立面移動を調べた。リンクル構造積層PDMSフィルムにおいて，中立面移動の抑制を示唆する結果が得られた。そこで，このフィルムの中立面位置に金を成膜し，湾曲に伴う顕微鏡観察を行なった。その結果，従来とは90°異なる方向にクラックが発生した。リンクル構造の高さ，周期，材質を変えることで，中立面移動ならびに導電材料のクラック発生を抑制し，フレキシブルデバイスの高耐久化を達成できると考えている。

这项研究的目的是通过层压表现出非线性机械响应的薄膜来抑制因软材料弯曲而导致的中性面移动，从而提高设备的弯曲耐久性。今年，即最后一年，我们制作了液晶薄膜和具有皱纹结构的薄膜，并分析了它们的机械性能。接下来，我们在软材料上分层显示出非线性机械响应的薄膜，并研究了由于曲率引起的中性面的运动。此外，我们在薄膜的中性面上沉积了导电材料，并观察了与弯曲相关的裂纹行为。通过对向列液晶、单体、交联剂和光聚合引发剂的混合物进行光聚合来制备液晶膜。皱纹结构是通过将聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜层压在预拉伸的聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜上并消除应力而形成的。通过拉伸试验检查所生产的薄膜的机械性能。发现液晶膜的弹性模量根据取向方向和聚合温度而不同。非取向液晶薄膜表现出非线性机械响应，其中在一定应变后应力增加量发生变化。另外，已经发现，在具有皱纹结构的膜中，当拉伸期间皱纹结构完全拉伸时，应力增加。将液晶薄膜或皱纹结构的PET薄膜层压到通用软材料PDMS薄膜上，并使用可测量内部应变的传感器研究由于曲率引起的中性面位移。结果表明，皱纹结构层压 PDMS 薄膜中的中性面运动受到抑制。因此，我们将金沉积在该薄膜的中性面上，并在显微镜下观察它的弯曲情况。结果，裂纹出现在与传统方向不同90°的方向上。我们相信，通过改变皱纹结构的高度、周期和材料，我们可以抑制中性面的移动和导电材料中裂纹的出现，从而提高柔性器件的耐用性。

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Wideband reflection wavelength tuning by bending of cholesteric liquid crystal elastomer films

通过弯曲胆甾型液晶弹性体薄膜进行宽带反射波长调谐

DOI：
10.1063/5.0044216
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masayuki Kishino; Norihisa Akamatsu; Ryo Taguchi; Shoichi Kubo; Kyohei Hisano; Osamu Tsutsumi;Atsushi Shishido
通讯作者：
Atsushi Shishido

Wideband reflection wavelength tuning by bending of cholesteric liquid crystal elastomer films

通过弯曲胆甾型液晶弹性体薄膜进行宽带反射波长调谐

DOI：
10.1063/5.0044216
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Masayuki Kishino; Norihisa Akamatsu; Ryo Taguchi; Shoichi Kubo; Kyohei Hisano; Osamu Tsutsumi;Atsushi Shishido
通讯作者：
Atsushi Shishido

機械学習を利用した湾曲高分子フィルムの疲労寿命予測

使用机器学习预测弯曲聚合物薄膜的疲劳寿命