液晶と高分子の複合材料で生じる新しい電気流体現象~ポストディスプレイ技術やエネルギー利用への応用に期待~

2025-10-02 九州大学

九州大学大学院工学研究院の日高芳樹助教らの研究グループは、液晶を高分子ネットワークに閉じ込めた「高分子ネットワーク液晶」に電圧を加えることで、新しい電気流体現象を世界で初めて発見した。実験により、電圧印加時に流れの模様がゆがみ、動きや電流伝導が抑制されること、さらに高分子ネットワークが密になるほどその傾向が強まることを明らかにし、この複合材料が「多孔質媒体」として振る舞うことを実証した。これは液晶ディスプレイやスマートガラスなど既存の応用に加え、ポストディスプレイ技術やソフトロボティクスへの応用が期待される。さらに地下水やエネルギー資源利用研究の新しいモデルとしても有用である。本成果は米国物理学会誌 Physical Review E に掲載された。

液晶と高分子の複合材料で生じる新しい電気流体現象~ポストディスプレイ技術やエネルギー利用への応用に期待~
図:高分子ネットワーク液晶

<関連情報>

多孔質媒体としてのポリマーネットワークにおけるネマティック液晶の電気対流 Electroconvection of a nematic liquid crystal in polymer networks as porous media

Hiroki Ifuku, Ryohei Kojima, Hirotaka Okabe, Shinya Kawano, Kazuhiro Hara, and Yoshiki Hidaka
Physical Review E  Published: 27 August, 2025
DOI: https://doi.org/10.1103/3cwl-nl1m

Abstract

The polymer network liquid crystal (PNLC), in which a polymer network is formed within a nematic liquid crystal, can be regarded as a porous medium. In this study, we discover electroconvection in the PNLC and examine its nonlinear, nonequilibrium physical properties. As the monomer weight fraction increases, distortions in the convective pattern emerge and the temporal fluctuations slow. The polymer network hinders the reorientation of the liquid crystal molecules, thereby suppressing the motion of the convection pattern. Furthermore, measurements of the electric Nusselt number, which characterizes the electrical transport phenomena, reveal that, as the monomer weight fraction increased, the threshold voltage for the onset of convection increased and the efficiency of charge transport decreased. This study quantitatively evaluated the nonlinear, nonequilibrium phenomena of the PNLC as flow phenomena in porous media.

0504高分子製品
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