光重合誘起分子拡散による配向表面構造の創製と動的機能の創出

通过光聚合诱导的分子扩散创建定向表面结构和动态功能

基本信息

批准号：
22KJ1284
负责人：
橋本彩有里
金额：
$ 1.41万
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：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1284/
关键词：
液晶高分子分子配向表面形状

项目摘要

本研究では，申請者が独自に見出した分子配向を有する表面凹構造を利用し，熱印加などの外部刺激に応答して力学・光学機能を発現する単一な高分子薄膜材料の創製を目的とする。本年度は，表面凹構造フィルムの形成メカニズム解析と熱刺激応答性評価を主に行い，外部刺激に応答する表面形状変化について詳細に調べた。異方性を有する液晶モノマーに少量の架橋剤と光重合開始剤を添加した重合用試料を用いて，ストライプ状のパターン光重合を行うことで，表面に凹構造を有する高分子薄膜の作製に成功した。重合条件に応じて，穴や溝といった多彩な凹構造が形成した。重合過程のリアルタイム観察や理論解析，画像解析により，重合に基づく分子拡散が凹構造形成の主要因であることが明らかとなった。これらの液晶高分子薄膜について，レーザー顕微鏡を用いて加熱冷却時の表面形状変化を観察した。加熱に伴い凹構造の深さは浅くなり，その後室温に冷却すると表面は僅かに凸構造に変化した。加熱冷却を繰り返したところ，この表面形状変化は可逆性を示した。この表面形状変化について，各温度における高分子薄膜内の分子配向変化を調べた。凹構造周辺の分子配向方向および配向秩序度が熱刺激に応じて可逆的に変化することがわかった。したがって，加熱による分子配向性の変化が表面構造変化を誘起したと考えている。このように本年度の研究を通じて，独自に見出した表面凹構造フィルムの分子配向度を設計することで，熱刺激応答する表面可変材料として応用できる可能性を示した。

在这项研究中，我们的目标是利用申请人独立发现的具有分子取向的凹面结构，创造出一种能够响应外部刺激（例如加热）而表现出机械和光学功能的单一聚合物薄膜材料。今年，我们主要分析了具有凹面结构的薄膜的形成机制，评估了其对热刺激的响应性，并详细研究了表面形状响应外部刺激的变化。通过使用在各向异性液晶单体中添加少量交联剂和光聚合引发剂而制备的聚合样品进行条纹图案光聚合，可以成功地制造出表面具有凹结构的聚合物薄膜。根据聚合条件，形成各种凹结构，例如孔和凹槽。对聚合过程的实时观察、理论分析和图像分析表明，基于聚合的分子扩散是凹结构形成的主要原因。对于这些液晶聚合物薄膜，使用激光显微镜观察加热时和冷却时的表面形状的变化。随着加热，凹形结构的深度变浅，然后当冷却到室温时，表面变成稍微凸出的结构。当重复加热和冷却时，表面形状的这种变化表现出可逆性。关于表面形状的这种变化，我们研究了不同温度下聚合物薄膜内分子取向的变化。研究发现，凹结构周围的分子取向方向和取向有序度响应热刺激而发生可逆变化。因此，我们认为由于加热引起的分子取向的变化引起表面结构的变化。通过今年的研究，我们表明，通过设计具有独特发现的凹面结构的薄膜的分子取向程度，它有可能被用作对热刺激做出响应的表面可变材料。

项目成果

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会议论文数量（0）

专利数量（0）

Analysis of surface relief structures formed by patterned-photopolymerization induced molecular diffusion

图案化光聚合诱导分子扩散形成的表面浮雕结构分析

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sayuri Hashimoto;Norihisa Akamatsu;Shoichi Kubo;Atsushi Shishido
通讯作者：
Atsushi Shishido

パターン光照射による液晶高分子フィルムの表面構造形成

图案光照射形成液晶聚合物薄膜的表面结构

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sayuri Hashimoto;Norihisa Akamatsu;Shoichi Kubo;Atsushi Shishido;橋本彩有里・赤松範久・久保祥一・宍戸厚;橋本彩有里・赤松範久・久保祥一・宍戸厚
通讯作者：
橋本彩有里・赤松範久・久保祥一・宍戸厚

Surface Topographical Control of a Liquid Crystal Microlens Array Embedded in a Polymer Network

DOI：
10.3390/app12157901
发表时间：
2022-08-01
期刊：
APPLIED SCIENCES-BASEL
影响因子：
2.7
作者：
Mejia，Jose Carlos;Aizawa，Miho;Shishido，Atsushi
通讯作者：
Shishido，Atsushi

空間選択的な光重合による表面凹構造の一段階形成

空间选择性光聚合一步形成凹面结构

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sayuri Hashimoto;Miho Aizawa;Kyohei Hisano;Shoichi Kubo;Atsushi Shishido;橋本彩有里・相沢美帆・久野恭平・久保祥一・宍戸厚
通讯作者：
橋本彩有里・相沢美帆・久野恭平・久保祥一・宍戸厚

パターン光重合が誘起する異方分子拡散に基づいた表面凹構造形成

基于图案光聚合诱导各向异性分子扩散的表面凹结构形成

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sayuri Hashimoto;Miho Aizawa;Kyohei Hisano;Shoichi Kubo;Atsushi Shishido;橋本彩有里・相沢美帆・久野恭平・久保祥一・宍戸厚;橋本彩有里・相沢美帆・久野恭平・久保祥一・宍戸厚
通讯作者：
橋本彩有里・相沢美帆・久野恭平・久保祥一・宍戸厚