ネマティック配列構造を有するセルロースからの音響デバイスの創製

用纤维素制造具有向列阵列结构的声学装置

• 批准号: 15780128
• 负责人: 戸川 英二
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Forestry and Forest Products Research Institute
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15780128/
• 关键词: セルロース; 音響デバイス; 高次構造; 分子配向; ネマティック配列構造; 二軸延伸; NOC; 力学物性

本課題では、研究代表者らが開発したネマティック配列構造を持つセルロース、ネマティックオーダーセルロース(NOC)の音響用デバイスとしての適性と、さらにはNOCの改質による高性能音響デバイス化への可能性を探ることを目的としている。昨年度までの結果から、NOCは極端な力学異方性、つまり延伸方向の弾性率が横方向の弾性率と比較して極度に高い値を有していることが明らかとなった。また、この強度異方性の低減には二軸延伸法か有効なことを示した。続いて本年度は、このセルロースフィルムの音響性能を向上させる目的として、延伸セルロースフィルムの結晶化を行ない、高次構造特性ならびに音響特性の指標となる弾性率と内部損失を測定し、それらの相関を解析した.NOCフィルムおよび二軸延伸セルロースフィルムの結晶化は、マーセル化の手法を適用し、水酸化ナトリウム水溶液を用いて行なった。その結果、両フィルムはともにセルロースIIの結晶形で結晶化し、結晶化度もともに45%まで増加し、初期の約3倍となった。そしてX線回折を用いた高次構造解析から、フィルム表面に対するグルコース環の配向に関して、結晶化NOCはランダム配向、結晶化二軸延伸セルロースフィルムは(1-10)面配向していることがそれぞれ明らかとなった。いっぽう音響特性(力学物性)に関しては、両フィルムとも結晶化前後で変化が見られなかった。これは、形成した結晶子のサイズが小さく分散しているため、力学物性の増大につながらなかったものと考えられた。よって音響特性の向上に対して結晶化は影響を与えないことがわかった。これまでの結果から、ネマティック配列構造を有するセルロースから、透明でフレキシブル、生分解性があり、高性能な音響特性を有する音響デバイスを開発する指針が得られた。

该主题旨在探索基序纤维素（NOC）的适用性，这是一种由主要研究者作为声学装置开发的具有列神经布置结构的纤维素，以及通过修改NOC来使其成为高性能的声学装置的可能性。直到去年的结果表明，NOC具有极高的机械各向异性，即在拉伸方向上的弹性模量，与侧向方向的弹性模量相比，它非常高。此外，已经表明一种双轴拉伸方法可有效降低这种强度各向异性。接下来，在今年，为了改善这种纤维素膜的声学性能，我们进行了拉伸纤维素膜的结晶，并测量了弹性模量和内部损失，它们是结构和声学特性的指标，并使用了NOC膜和双亚洲纤维化的纤维化膜使用良好的疗法来分析其相关性。结果，这两种膜以纤维素II的结晶形式结晶，并且都将结晶度提高到45％，约为初始水平的三倍。此外，从使用X射线衍射对高阶结构的分析中，揭示了结晶的NOC是随机定向的，并且相对于葡萄糖环与膜表面相对于葡萄糖环的方向而定向相对于葡萄糖环的方向，相结晶的双重取向的纤维素膜是（1-10）平面。另一方面，在两层薄膜结晶之前和之后，在声学特性（机械性能）中未观察到任何变化。人们认为这是形成的结晶岩的大小很小且分散，因此不会导致机械性能的增加。因此，发现结晶对声学特性的改善没有影响。先前的结果为开发纤维素具有nematic排列结构的透明，柔性，可生物降解和高性能的声学特性提供了指导。