九大,液晶と高分子の複合材料で生じる特性を解析

九州大学の研究グループは,高分子ネットワーク液晶に電圧を加えて流れを起こす実験を行ない,液晶が高分子の細かい網目構造に閉じ込められると,電圧をかけたときに現れる流れの模様がゆがみ,動きが遅くなる,さらに電流が流れにくくなることを明らかにした(ニュースリリース)。

高分子の細かい網目構造の中に液晶を閉じ込めると,高分子ネットワーク液晶ができる。この材料は,電圧で透明と不透明を切り替えるスマートガラスや,高速応答のディスプレーなどへの応用が実現されてきた。

しかしこれまでの研究は,主に材料化学として静的な性質に注目しており,電圧を加えたときに生じる流れの構造や電流など,動的な物理現象は十分に理解されていなかった。

今回研究グループは,ある種の高分子ネットワーク液晶に高い電圧を印加すると,液晶電気対流が起こることを発見した。高分子の網目は多孔質媒体とみなせるため,この新規現象は,多孔質媒体における対流であると言える。

モノマーの量を変えて網目の密度を調整して実験を行なった結果,密度が高くなるほど対流の秩序構造が大きく歪むことを確認した。また,本来なら対流構造が時間変化しない電圧値で,構造が非常にゆっくりと動く現象を発見した。これは,秩序状態に落ち着こうとする効果と,高分子の網目による妨げとの競合によるものと考えている。

さらに,熱対流のヌッセルト数に相当する電気ヌッセルト数を得るために,電流測定を行なった。その結果,網目密度が高いほど電気ヌッセルト数が減少することを定量的に示した。

研究グループは,この結果は,高分子ネットワーク液晶における電気対流についての,今後の理論構築に役立つと期待されるとしている。

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