液晶の力学的応用

概要

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招待論文本研究では、液晶に電場を印加した際に発生する流動（背流）を利用したアクチュエータの開発を目指し、まず数値計算によって平板間背流の速度分布を求めた。ツイスト角がこの分布形状に及ぼす影響は大きく、ツイスト角が0°の場合、平板間中央面に関して反対称なS字形の速度分布になり、ツイスト角の増加とともにこの反対称性は崩壊し、180°のツイスト角では流れは一方向となる。背流速度分布の可視化実験を行った結果、計算値と実験値は定性的に一致した。この背流が生み出す壁面せん断応力を利用して、2枚の平板からなるアクチュエータを開発した。その結果、可動状態にある上部平板の速度は印加電圧の周波数に大きく依存することが確認された。すなわち、周波数の増加とともに平板移動速度は急増し、周波数が175Hzで最大速度約120μm/sを示した後、緩やかに減少することがわかった。液晶の粘性係数と弾性定数が平板駆動速度に及ぼす影響を数値計算で調べ、最も大きな影響を及ぼす物性値はバルク粘度と呼ばれるα4であり、この値が小さいほど平板は高速に運動することを明らかにした。分子場弾性定数K3も比較的大きな影響を有するが、この値の変化は駆動特性を低下させるのみで性能アップには寄与しない。

液晶の力学的応用

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