応力場に置かれた高分子ゲルのスローダイナミクス

应力场中聚合物凝胶的慢速动力学

• 批准号: 19031014
• 负责人: 浦山 健治
• 金额: $ 5.44万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19031014/
• 关键词: ゲル; レオロジー; ポアソン比; 膨潤; 液晶; 高分子ゲル; ジェラン; 物理ゲル; スローダイナミクス; 破壊

今年度は, 1)超低速圧縮下のポリアクリルアミドゲルの力学挙動, 2)液晶ゲルの電場応答挙動のダイナミクス, を調べた. 1)に関しては, 分速0.005mmという超低速度で圧縮できる装置を市販装置を改造することによって作製した. 通常の圧縮試験が行なわれるような分速1mm以上では, 応力-ひずみ挙動に圧縮速度依存性はみられなかったのに対し, 分速0.5mm以下になると顕著な依存性がみられるようになった. ゲルの外径を測定しポアソン比を求めると, 分速1mm以上では0.5に近く変形時の体積変化が起こっていないことがわかった. 一方, 分速0.5mm以下になるとポアソン比は圧縮速度の低下とともに減少し, 最も小さいときで0.25程度にまで減少した. これは, 変形速度がゲルの拡散速度と同程度のタイムスケールにまで減少したためである. この体積変化は応力に関わる実効ひずみも減少させるため, 応力-ひずみ挙動にも圧縮速度依存性が現れることがわかった., 2)に関しては, ひずみおよび複屈折変化の電場印加および電場除去時の応答時間を電圧の変数として調べた. 電場印加時の光学応答時間は, 電圧の2乗に逆比例して変化し, ミリ秒オーダーであった. 一方, 力学応答時間は, 光学応答時間と同様の電圧依存性を示したが約10倍遅いことがわかった. また, 電場除去時の両応答時間は電圧に依存しなかったが, 電場印加時と同様に力学応答は光学応答よりも約10倍遅かった. これらの実験結果を説明するモデルを構築し, 実験結果と良好な一致を得た.

今年，我们研究了1）聚丙烯酰胺凝胶在超低压缩下的机械行为，以及2）液晶凝胶的电场响应行为的动力学关于1），我们开发了一种可以在超低压缩下的装置。 0.005毫米/分钟的压缩速度是通过修改市售设备而制造的，在进行正常压缩测试的情况下，没有观察到应力应变行为对压缩速度的依赖。在速度低于0.5毫米/分钟时，观察到显着的依赖性，当测量凝胶的外径并测定泊松比时，在速度高于1毫米/分钟时，泊松比接近0.5，表明在变形过程中没有发生体积变化。另一方面，在低于 0.5 mm/min 的速度下，泊松比随着压缩速度的降低而降低，达到约 0.25 的最小值。这是因为变形率降低到与凝胶扩散率相当的时间尺度，这种体积变化也降低了与应力相关的有效应变，因此发现应力-应变行为也表现出压缩率依赖性。我们研究了施加电场和去除电场时应变和双折射变化的响应时间作为电压的变量。施加电场时的光学响应时间与电压的平方成反比变化。 ,另一方面，机械响应时间显示出与光学响应时间相同的电压依赖性，但发现慢了大约 10 倍。此外，当去除电场时，机械响应时间与电压依赖性相似。施加电场时，机械响应比光学响应慢约 10 倍，我们构建了一个模型来解释这些实验结果，并与实验结果取得了很好的一致性。

项目成果

Thermal Deformation of Imprinted Nematic Elastomers

压印向列弹性体的热变形

• 发表时间: 2009
• 期刊: Journal of Physics : Conference Series (印刷中)
• 作者: Sawa;Y.;Urayama;K.;Takigawa
• 通讯作者: Takigawa

Stimuli-Responsive Nematic Elastomers and Gels

刺激响应向列弹性体和凝胶

• 发表时间: 2008
• 作者: Urayama;K.
• 通讯作者: K.

高分子網目系ソフトマテリアルの刺激応答挙動の研究

聚合物网络软材料刺激响应行为研究

• 发表时间: 2007
• 作者: 竹下宏樹;谷口真一;有本光生;宮正光;竹中克彦;塩見友雄;浦山健治
• 通讯作者: 浦山健治

ジェランゲルの破壊挙動に及ぼす圧縮速度の影響

压缩速度对结冷胶断裂行为的影响

• 发表时间: 2007
• 作者: 田岡;浦山;中村;瀧川
• 通讯作者: 瀧川

Stretching-induced director rotation in thin films of liquid crystal elastomers with homeotropic alignment

• DOI: 10.1021/ma071104y
• 发表时间: 2007-10-16
• 期刊: MACROMOLECULES
• 影响因子: 5.5
• 作者: Urayama, Kenji;Mashita, Ryo;Takigawa, Toshikazu
• 通讯作者: Takigawa, Toshikazu