多層3Dパターン化液晶ポリマー膜のアコーディオン状アクチュエーター

本研究では、温度やpHの変化に応じて複雑な機械的アクチュエーションを示す刺激応答材料である、複数のパターン化された3Dネマティックディレクタープロファイルを持つ液晶ポリマーネットワーク膜の製造、特性評価、モデリングについて説明します。これらの膜は、平面内に明確な交互ストライプまたはチェッカーボードのディレクタープロファイルを持ち、膜の深さに沿って90度のツイストがあります。加熱によりアクチュエーションされると、ストライプ状の膜はアコーディオン状の折り畳みに変形し、チェッカーボード微細構造でパターン化された膜は面外にバッキングします。さらに、ストライプ状の膜は、水環境におけるpHの変化によってアコーディオン状の折り畳みに変形するように作製されています。三次元有限要素シミュレーションと弾性解析により、形状進化がディレクターマイクロ構造とサンプルのアスペクト比に依存することがわかります。