超材料「負のポアソン比もつ材料」への高分子化学からのアプローチ

超级材料“负泊松比材料”的聚合物化学方法

基本信息

批准号：
08875186
负责人：
高田十志和
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
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-08875186/
关键词：
体積膨張アモルファス結晶化負のポアソン比重合反応 DMA

项目摘要

材料を引っ張って横に延ばすと縦方向に縮む。逆に、両横から押すと力と垂直方向に膨らむ。しかし、逆の挙動を示す材料、即ち横方向に引っ張ったのに縦方向に膨らむ、いわゆる「負のポアソン比を持つ材料」はこれまでに例がない。本研究は、この材料を実際に開発するための基礎を築くことを目的として行った。不可逆プロセスと可逆的なプロセスの両方について検討した。不可逆なプロセスでは、アクリル系の高分子材料中にミクロな空洞を持たせ、その内壁に重合開始剤(カチオン、アニオン)を封じ込めたマイクロカプセルを張り付け、空洞内を重合時に体積膨張又は体積収縮を示すモノマーで満たした系を想定した。その基礎となる膨張性モノマーの重合時の体積変化挙動を、モノマーとして環状炭酸エステル、カチオン触媒としてトリメチルシリルトリフラートを含む硝子チューブを用いて測定した結果、最初に熱膨張による体積膨張があった後、いったん収縮し、重合の進行とともにその後除々に所定の体積まで増加することがわかった。ついで、可逆的な系として、ポリ(4-メチル-1-ペンテン)が、通常のポリマーと異なりアモルファスから安定な結晶層へ変化する際体積が膨張することを利用して、ポリマーの延伸による結晶化で膨張し、ついで加熱-急冷プロセスによるアモルファスへの変態という可逆的な系について検討した。各種スペクトル測定、GPC測定、熱分析等を行った結果、このポリマーのDMA(熱機械的特性分析)測定においてはα分散、β分散、及びγ分散が確認され、このポリマー材料の特性が明らかにされた。また、β分散の値から熱分析で明らかに出来なかったガラス転位温度が42°Cであることがわかった。この測定に用いたテストピースは280°Cでの加熱によるシート化の後急冷して得ているが、それでも熱分析の結果33%の結晶化度を有していることがわかった。

如果水平拉伸材料，它会垂直收缩。反之，如果从两侧推动，它就会沿垂直于力的方向膨胀。然而，没有一种材料表现出相反的行为，即所谓的“负泊松比”材料，即使在水平拉伸时也会垂直膨胀。这项研究的目的是为实际开发这种材料奠定基础。不可逆和可逆过程均被考虑。在不可逆过程中，在丙烯酸聚合物材料中产生微观空腔，并且含有聚合引发剂（阳离子、阴离子）的微胶囊附着在空腔的内壁上，从而在聚合过程中引起体积膨胀或收缩。填充有所示的单体。使用含有环状碳酸酯作为单体和三氟甲磺酸三甲基甲硅烷基酯作为阳离子催化剂的玻璃管，测量聚合过程中基础可膨胀单体的体积变化行为，结果发现，在由于热膨胀引起的初始体积膨胀之后，发现随着聚合的进行，体积先收缩一次，然后逐渐增大至预定体积。接下来，作为一种可逆体系，聚（4-甲基-1-戊烯）与普通聚合物不同，当从无定形状态转变为稳定的结晶层时，其体积会膨胀。我们研究了一种可逆体系，其中材料通过加热和膨胀而膨胀。然后通过加热淬火过程转变为非晶态。通过各种光谱测定、GPC测定、热分析等，在该聚合物的DMA（热机械特性分析）测定中确认了α色散、β色散、γ色散，明确了该聚合物材料的特性完成了。另外，无法通过热分析求出玻璃化转变温度，根据β色散值可知为42℃。本次测定中使用的试验片是通过加热至280℃形成片材后急速冷却而得到的，但热分析表明其结晶度仍为33％。