(57)【要約】【課題】容易にかつ低コストで製造することができる液晶ゲル、それを用いた熱駆動装置、及び液晶ゲルの製造方法を提供する。【解決手段】ポリブタジエン（分子量２００万から３００万）を２００℃程度に加熱することにより、ポリブタジエン鎖が架橋されたエラストマーを製造でき、そのようにして製造されたポリブタジエン・エラストマーは様々な液晶を吸って膨潤し、ポリブタジエン液晶ゲルとなる。また、このように製造されたポリブタジエン液晶ゲルは、その膨潤に用いた液晶分子の液晶と等方性液体との間の相転移温度の特に前後５−１５℃の温度変化で大きな膨潤及び収縮を起こす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のポリブタジエン鎖が互いに架橋しているポリブタジエン・エラストマー、または複数のポリイソプレン鎖が互いに架橋しているポリイソプレン・エラストマーと、
前記ポリブタジエン・エラストマーまたはポリイソプレン・エラストマーに吸収された液晶とを有することを特徴とする液晶ゲル。
【請求項２】
シリンダと、
前記シリンダに内包されている液晶及び液晶ゲルと、
前記液晶ゲルの温度を制御する温度制御手段とを有し、
前記液晶ゲルは、複数のポリブタジエン鎖が互いに架橋しているポリブタジエン・エラストマー、または複数のポリイソプレン鎖が互いに架橋しているポリイソプレン・エラストマーを有し、前記ポリブタジエン・エラストマーまたはポリイソプレン・エラストマーに前記液晶を吸収していることを特徴とする熱駆動装置。
【請求項３】
ポリブタジエンまたはポリイソプレンを加熱してポリブタジエン・エラストマーまたはポリイソプレン・エラストマーを得る工程と、
前記ポリブタジエン・エラストマーまたはポリイソプレン・エラストマーに液晶を吸収させる工程とを有することを特徴とする液晶ゲルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工筋肉やソフトアクチュエータ等に好適な液晶ゲル、熱駆動装置、及び液晶ゲルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物質の相転移を利用した技術は様々な分野に応用されている。例えば液晶は、結晶と等方性液体との中間状態であり、液晶から等方性液体へ相転移することに伴い体積変化をする。さらに、結晶から等方性液体へ（または等方性液体から結晶へ）相転移する相転移温度は、昇温過程と降温過程とで大きく異なるのが一般的であるが、液晶の場合は、液晶から等方性液体へ（または等方性液体から液晶へ）相転移する相転移温度は昇温過程と降温過程とで大きく異なることはない。液晶及び等方性液体はいずれも流動体であることから、液晶から等方性液体への相転移は重要な技術的応用の可能性をもっている。
【０００３】
例えば、エラストマーの中に液晶が含まれている液晶エラストマーを液晶で膨潤させた液晶ゲルが既に知られている（例えば、非特許文献１参照）。また、液晶エラストマーを液晶で膨潤させた液晶ゲルが液晶から等方性液体へ相転移することによって膨潤することは学術的に既に知られている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７５６２３号公報
【非特許文献１】P. Xie and R. Zhang, J. Mater. Chem., 2005, 15, 2529-2550.
【非特許文献２】R. Urayama, Y. O. Arai, and T. Takigawa, Macromolecules, 2005, 38, 5721-5728.
【非特許文献３】J. W. Emsley, G. R. Luckhurst, G. N. Shilstone, I. Sage, Mol. Cryst. Liq. Cryst. 102, 223 (1984).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１や非特許文献２などで報告されている液晶エラストマーを製造するには、まず液晶ポリマーを合成し、それを架橋しなければならない。このように製造手順が複雑な液晶エラストマーやさらにそれを液晶で膨潤させた液晶ゲルを大量に製造することは、製造手順が複雑でかつコストが多く掛かってしまうため困難である。そのため、現在は非常に少量の液晶ゲルの物性が学術的に研究されている状況である。
【０００６】
本発明は前述の問題点に鑑み、容易にかつ低コストで製造することができる液晶ゲル、それを用いた熱駆動装置、及び液晶ゲルの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液晶ゲルは、複数のポリブタジエン鎖が互いに架橋しているポリブタジエン・エラストマー、または複数のポリイソプレン鎖が互いに架橋しているポリイソプレン・エラストマーと、前記ポリブタジエン・エラストマーまたはポリイソプレン・エラストマーに吸収された液晶とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の熱駆動装置は、シリンダと、前記シリンダに内包されている液晶及び液晶ゲルと、前記液晶ゲルの温度を制御する温度制御手段とを有し、前記液晶ゲルは、複数のポリブタジエン鎖が互いに架橋しているポリブタジエン・エラストマー、または複数のポリイソプレン鎖が互いに架橋しているポリイソプレン・エラストマーを有し、前記ポリブタジエン・エラストマーまたはポリイソプレン・エラストマーに前記液晶を吸収していることを特徴とする。
【０００９】
本発明の液晶ゲルの製造方法は、ポリブタジエンまたはポリイソプレンを加熱してポリブタジエン・エラストマーまたはポリイソプレン・エラストマーを得る工程と、前記ポリブタジエン・エラストマーまたはポリイソプレン・エラストマーに液晶を吸収させる工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、安価でかつ容易に得ることができるエラストマーを用いているので、容易にかつ低コストで液晶ゲルを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ポリブタジエン（分子量２００万から３００万）を２００℃程度に加熱することにより、ポリブタジエン鎖が架橋されたエラストマーを製造でき、そのようにして製造されたポリブタジエン・エラストマーは様々な液晶を吸って膨潤し、ポリブタジエン液晶ゲルとなる。しかもそのポリブタジエン・エラストマー及びポリブタジエン液晶ゲルは容易にしかも安価に製造することができる。
【００１２】
また、非特許文献１や非特許文献２などで報告されている液晶ゲルは、製造が容易ではなく、非常に小さなものしか作られていないため実用化には困難であるが、本発明のポリブタジエン液晶ゲルは容易に製造でき、さらに実用化において使用に必要な量だけ製造することができる。
【００１３】
そして、前述した構造のポリブタジエン液晶ゲルの温度を、その中の液晶分子の液晶と等方性液体との間の相転移温度の特に前後５−１５℃の間で温度を変化させると、膨潤または収縮が生じ、場合によっては４０％以上の大きな体積変化が生じることもある。したがって、液晶分子の液晶と等方性液体との間の相転移温度の前後５−１５℃の範囲での体積変化を利用した熱駆動によるソフトアクチュエータに用いることもできる。図１にその概要を示す。
【００１４】
図１に示すように、結晶と液晶との境界の降温過程における発熱ピーク１０１の温度は、結晶と液晶との境界の昇温過程における吸熱ピーク１０２の温度と異なっているが、液晶と等方性液体との境界の降温過程における発熱ピーク１０３の温度は、液晶と等方性液体との境界の昇温過程における吸熱ピーク１０４の温度とほぼ同じである。前述した構造のポリブタジエン液晶ゲルは、液晶分子が液晶または等方性液体である温度の範囲内で膨潤または収縮を起こす。なお、液晶分子の種類は非常に多く、その液晶から等方性液体へ相転移する温度は低温から高温まで様々である。このため、液晶分子の種類を適切に選択することにより、ソフトアクチュエータの動作可能な温度範囲を適切なものとすることができる。
【００１５】
［ポリブタジエン液晶ゲルの製造］
ポリブタジエンに分子量の大きな液晶分子を添加して製造されたエラストマーを用いて、ポリブタジエン液晶ゲルを製造すると、前記分子量の大きな液晶分子の方向に沿うように、膨潤に用いる液晶分子が配向する。また、添加物として他のポリマーを入れることによっても液晶ゲルの膨潤度や物性を変えることができる。
【００１６】
ポリブタジエン（分子量２００万から３００万、アメリカ合衆国アルドリッチ社製）、またはポリブタジエン（分子量２００万から３００万）及び添加物（分子量の大きな化１に示す液晶分子（ＣＢ１２Ｂ１２ＣＢ）、化２に示す液晶分子（ＣＢ１２Ｂ１２Ｂ１２ＣＢ）、または他のポリマー）の混合物を２００℃に加熱すると、１８０℃付近をピークとする大きな吸熱反応が起こり、ポリブタジエン鎖が架橋されたポリブタジエン・エラストマーが得られる。また、２５０℃を超えて加熱すると、有機化合物の分解が起こりやすい状態になる。このため、加熱温度は、１８０〜２５０℃である必要である。
【００１７】
【化１】
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【００１８】
【化２】
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【００１９】
なお、化１及び化２に示す液晶分子の合成方法については特許文献１に開示されている。特許文献１に記載の合成方法によれば、α−ブロモ−ω−（４−シアノビフェニル−４'−イルオキシ）アルカン（ｎ＝１２）と４'−ヒドロキシ−４−ビフェニルカルボン酸とのモル比が等しくなるようにＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶かし、さらに炭酸カリウムを等モル加え、１５時間室温で攪拌する。そして、反応液をろ過し、ろ液の溶媒を蒸留して、残渣をクロロホルムに溶解し、シリカゲルクロマトグラフ（展開溶媒：クロロホルム、またはクロロホルム及びメタノールの混合溶媒）で分離する。これにより、化１に示す化合物及び化３に示す化合物を得ることができる。
【００２０】
【化３】
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【００２１】
また、化３に示す化合物とα，ω−ジブロモアルカンとのモル比が等しくなるようにＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶かし、炭酸カリウムを等モル加え、１５時間室温で攪拌する。そして、反応液をろ過し、ろ液の溶媒を蒸留して、残渣をクロロホルムに溶解し、シリカゲルクロマトグラフ（展開溶媒：クロロホルム、またはクロロホルム及びヘキサンの混合溶媒）で分離する。これにより、化２に示す化合物を得ることができる。
【００２２】
一方、ポリブタジエン（分子量２００万から３００万）の代わりにポリイソプレン（分子量約８０万、アメリカ合衆国アクロス社製）を用いた場合、架橋に伴う吸熱反応は２００℃を超えてから３００℃近くまで続くため、３００℃近くまで加熱する必要がある。有機化合物は３００℃で分解が起こることは良く知られており、この点でポリブタジエン・エラストマーの方が容易に製造できる。
【００２３】
そして、ポリブタジエン・エラストマーやポリイソプレン・エラストマーに液晶中で様々な液晶を吸収させて膨潤させることにより、ポリブタジエン液晶ゲルあるいはポリイソプレン液晶ゲルを得ることができる。
【００２４】
［ポリブタジエン液晶ゲルの膨潤及び収縮の温度制御］
ポリブタジエン・エラストマーを、例えば、化４に示す液晶分子の入った石英シャーレの中に置くと、液晶を吸って膨潤し、ポリブタジエン液晶ゲルになる。なお、化４に示す液晶分子のうちＣＢＯ８ＯＣＢ（ｎ＝８）、ＣＢＯ９ＯＣＢ（ｎ＝９）、ＣＢＯ１１ＯＣＢ（ｎ＝１１）、ＣＢＯ１２ＯＣＢ（ｎ＝１２）の合成方法については、特許文献１または非特許文献３に記載されている。一方、その他の液晶分子は市販品を用いることができる。
【００２５】
【化４】
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【００２６】
特許文献１に記載の合成方法によれば、４−シアノ−４'−ヒドロキシビフェニルとα，ω−ジブロモアルカンとのモル比が等しくなるように、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに溶かし、さらに炭酸カリウムを等モル加え、１２時間から２４時間室温で攪拌する。そして、反応液をろ過し、ろ液の溶媒を蒸留して、残渣をクロロホルムに溶解し、シリカゲルカラムクロマトグラフ（展開溶媒：クロロホルム及びヘキサンの混合溶媒）で分離する。これにより、α−ブロモ−ω−（４−シアノビフェニル−４'−イルオキシ）アルカン及び化４に示す化合物を得ることができる。なお、α，ω−ジブロモアルカンの代わりに、α，ω−ジクロロアルカンやα，ω−ジヨードアルカンを用いてもよい。その他の液晶分子は市販品を用いることができる。
【００２７】
そして、ポリブタジエン液晶ゲルの入った石英シャーレをホットステージ（英国リンカム社製ＬＨ−６００ＰＨ）に乗せて、そのホットステージを用いて液晶と等方性液体との間の相転移温度の前後５−１５℃の温度範囲内で温度制御を行うと、ポリブタジエン液晶ゲルに膨潤または収縮が生じる。つまり、温度制御によりポリブタジエン液晶ゲルの体積を制御することができる。なお、相転移温度より１５℃以上低い温度及び／又は１５℃以上高い温度まで変化させても膨潤または収縮が生じる。また、化４に示す液晶分子の代わりに、化５に示すＭＢＢＡ（4-Methoxy benziliden 4-butyl aniline）や、化６に示すペラルゴン酸コレステリル（Chol ｎ＝８、ｎ＝１５）、化７に示す液晶分子（ＣＢ５（ｎ＝５）またはＣＢ８（ｎ＝８））、化８に示す液晶分子（ＣＢＯ５（ｎ＝５）またはＣＢＯ８（ｎ＝８））を用いても同様に膨潤または収縮を生じさせることができる。
【００２８】
【化５】
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【００２９】
【化６】
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【００３０】
【化７】
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【００３１】
【化８】
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【実施例】
【００３２】
次に、ポリブタジエン液晶ゲルの膨潤及び収縮の実施例を示す。まず、ポリブタジエン（分子量２００万から３００万、アメリカ合衆国アルドリッチ社製）を２００℃に加熱して、ポリブタジエン鎖が架橋されたポリブタジエン・エラストマーを製造した。そして、化４に示す液晶分子（ＣＢＯ８ＯＣＢ、ＣＢＯ９ＯＣＢ、ＣＢＯ１１ＯＣＢ、及びＣＢＯ１２ＯＣＢ）、化５に示すＭＢＢＡ、化６に示すペラルゴン酸コレステリル（Chol ｎ＝８、及びｎ＝１５）、化７に示す液晶分子（ＣＢ５及びＣＢ８）、化８に示す液晶分子（ＣＢＯ５及びＣＢＯ８）の計１１種類の液晶分子のそれぞれが吸収された１１種類のポリブタジエン液晶ゲルを製造した。
【００３３】
同様の手順で、別途、ポリブタジエン（分子量２００万から３００万）と添加物（化２に示す液晶分子）とを２：１（重量比）で混合した混合物を２００℃に加熱して、ポリブタジエン鎖が架橋されたポリブタジエン・エラストマーを製造し、ＣＢ５が吸収されたポリブタジエン液晶ゲルも製造した。
【００３４】
図２から図４は、化５に示すＭＢＢＡの中での温度変化によるポリブタジエン液晶ゲルの膨潤及び収縮を示す写真である。ＭＢＢＡの液晶範囲は２２℃から４７℃であり、図２は、４０℃のネマチック液晶中でのポリブタジエン液晶ゲルを示す。図３は、それを５５℃に加熱した等方性液体中のポリブタジエン液晶ゲルを示しており、図２と比べ４４％膨潤した。図４は、それを４０℃に戻したネマチック液晶中でのポリブタジエン液晶ゲルを示しており、図３と比べ収縮していることが分かる。
【００３５】
図５から図７は、化４に示す液晶分子（ＣＢＯ１２ＯＣＢ）中での温度変化によるポリブタジエン液晶ゲルの膨潤及び収縮を示す写真である。ＣＢＯ１２ＯＣＢの液晶範囲は１５２℃から１６９℃であり、図５は、１６０℃のネマチック液晶中でのポリブタジエン液晶ゲルを示す。図６は、それを２００℃に加熱した等方性液体中のポリブタジエン液晶ゲルを示しており、図５と比べ２８％膨潤した。図７は、それを１６０℃に戻したネマチック液晶中でのポリブタジエン液晶ゲルを示しており、図６と比べ収縮していることが分かる。また、図５から図７では、このポリブタジエン液晶ゲルが２００℃の高温でも型崩れせずに膨潤及び収縮を行うことを示している。なお、架橋されていないポリマーを用いた場合は、２００℃の高温では型崩れし、あるいは溶けて形をとどめなくなるが、本実施例のポリブタジエン液晶ゲルはポリブタジエン鎖が架橋されているため、２００℃の高温でも型崩れしないことがわかる。
【００３６】
図８から図１０は、化６に示すペラルゴン酸コレステリル（ｎ＝８）中での温度変化によるポリブタジエン液晶ゲルの膨潤及び収縮を示す写真である。ペラルゴン酸コレステリル（ｎ＝８）の液晶範囲は８２．５℃から９２．５℃であり、図８は８５℃のコレステリック液晶（ｎ＝８）中でのポリブタジエン液晶ゲルを示す。図９は、ペラルゴン酸コレステリル（ｎ＝８）を１００℃に加熱した等方性液体中のポリブタジエン液晶ゲルを示しており、図８と比べ４２％膨潤している。図１０は、それを８５℃に戻したコレステリック液晶中でのポリブタジエン液晶ゲルを示しており、図９と比べ収縮して、もとの図８の状態に戻っていることが分かる。また、図８から図１０は、このポリブタジエン液晶ゲルがコレステリック液晶中でもネマチック液晶と同様の膨潤または収縮を行うことを示している。
【００３７】
図１１から図１３は、ポリブタジエン（分子量２００万から３００万）及び化２に示す液晶分子（ＣＢ１２Ｂ１２Ｂ１２ＣＢ）を混合して製造したポリブタジエン・エラストマーに化７に示す液晶分子（ＣＢ５）を吸わせた液晶ゲルの膨潤及び収縮を示す写真である。ＣＢ５の液晶範囲は２２．５℃から３５℃であり、図１１は、３０℃のネマチック液晶中でのポリブタジエン液晶ゲルを示す。図１２は、それを４５℃に加熱した等方性液体中の液晶ゲルを示しており、図１１と比べ１９％膨潤している。図１３は、それを３０℃に戻したネマチック液晶中での液晶ゲルを示している。
【００３８】
次に、液晶ゲルを用いた熱駆動型のソフトアクチュエータについて説明する。図１４は、液晶ゲルを用いた熱駆動型のソフトアクチュエータの概要を示す図である。
図１４に示すように、まず、ピストンの表側の空間１４１にポリブタジエン液晶ゲルを入れ、ピストンの裏側の空間１４２に液晶を満たす。また、ピストンには穴がついており、液晶ゲルはピストンの裏側の空間１４２に満たされている液晶を吸収できる。さらに、ピストンの裏側の空間１４２に液晶出入り口が設けられており、この液晶出入り口に、液晶供給管が連結されている。この液晶供給管を介して液晶または等方性液体が外部からピストンの裏側の空間１４２に供給されたり、ピストンの裏側の空間１４２から外部へ排出されたりする。
【００３９】
図１４に示すように、相転移温度よりも低温から高温にすると、ポリブタジエン液晶ゲルは、ピストンの裏側の空間１４２に満たされている液晶を吸収して体積が大きくなることにより、ピストンが移動する。それとは反対に、相転移温度よりも高温から低温にすると、ポリブタジエン液晶ゲルに満たされている液晶を排出して体積が小さくなることにより、ピストンが元の位置に戻る。したがって、ピストン棒を介して外部の物体を運動させることができる。
【００４０】
図１５から図１７は、内径５ｍｍのガラス管（ＮＭＲ管）に入れたＣＢ５の中でのポリブタジエン液晶ゲルの膨潤結果を示す写真である。図１５は、３０℃のネマチック液晶中でのポリブタジエン液晶ゲルを示す。そして、図１６は、それを４５℃に加熱した等方性液体中のポリブタジエン液晶ゲルを示しており、図１５と比べ内径５ｍｍのガラス管にそって２３％膨潤している。図１７は、それを３０℃に戻したネマチック液晶中でのポリブタジエン液晶ゲルを示しており、収縮して元の大きさに戻っていることが分かる。この膨潤及び収縮は繰り返すことができ、このことを利用して熱駆動型のアクチュエータとして応用が可能である。また、１週間後も同様に実験を行い、膨潤及び収縮を繰り返すことができることがわかった。このことはＣＢ５の中で耐久性があることを示す。
【００４１】
図１８から図２０は、内径５ｍｍのガラス管（ＮＭＲ管）に入れたＭＢＢＡの中でのポリブタジエン液晶ゲルの膨潤結果を示す写真である。図２０は、３５℃のネマチック液晶中でのポリブタジエン液晶ゲルを示す。そして、図２１は、それを５５℃に加熱した等方性液体中のポリブタジエン液晶ゲルを示しており、図２０と比べ内径５ｍｍのガラス管にそって２２％膨潤している。図２２は、それを３５℃に戻したネマチック液晶中でのポリブタジエン液晶ゲルを示しており、収縮して元の大きさに戻っていることが分かる。
【００４２】
図２１から図２３は、内径５ｍｍのガラス管（ＮＭＲ管）に入れたＭＢＢＡの中でのポリイソプレン液晶ゲルの膨潤結果を示す写真である。図２１は、２５℃のネマチック液晶中でのポリイソプレン液晶ゲルを示す。図２２は、４８℃に加熱した等方性液体中のポリイソプレン液晶ゲルを示しており、図２１と比べ内径５ｍｍのガラス管にそって２２％膨潤している。図２３は、それを２５℃に戻したネマチック液晶中でのポリイソプレン液晶ゲルを示しており、収縮して元の大きさに戻っていることが分かる。これらの結果はポリブタジエンだけでなくポリイソプレンなどのジエン系エラストマーから液晶ゲルを製造することができ、温度調節により膨潤及び収縮を制御できることを示している。
【００４３】
表１にポリブタジエン液晶ゲルの様々な液晶中での膨潤率を示す。なお、膨潤率は表１に記載の液晶温度から等方性液体温度に昇温させたときの膨潤率である。
【００４４】
【表１】
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（ａ）内径５ｍｍのガラス管の中に挿入して測定した結果。
（ｂ）ポリブタジエン及びＣＢ１２Ｂ１２Ｂ１２ＣＢ（重量比２：１）の混合物。
C：結晶、  N：ネマチック液晶、  I：等方性液体、  SmA：スメクチックA液晶
N*：コレステリック液晶
【００４５】
表１に示すようにＭＢＢＡ，ＣＢ５，ＣＢ８，Chol（ｎ＝８）中のポリブタジエン液晶ゲルの膨潤率は４０％を超えた。特に、ＣＢ５中では５２％という非常に大きな膨潤率を示した。一方、ＣＢＯ８ＯＣＢ、ＣＢＯ９ＯＣＢ、ＣＢＯ１１ＯＣＢ、及びＣＢＯ１２ＯＣＢ中での膨潤率は３０％程度であった。これは、小さな液晶分子の場合は液晶ゲルの中への吸収や放出が容易なため大きな膨潤が可能であるが、液晶分子が大きくなるにつれて液晶ゲルの中への吸収や放出が起こりにくくなるからである。
【００４６】
また、ポリブタジエン及びＣＢ１２Ｂ１２Ｂ１２ＣＢ（重量比２：１）の混合物の膨潤率は１９％と低かったが、これは、前もって大きな液晶分子が導入されており、ポリブタジエンの中に吸収される液晶分子の量が少なくなったからである。なお、内径５ｍｍのガラス管の中に挿入して測定した場合は２２−２３％程度の膨潤率であった。これは回りのガラス管にその膨潤が抑えられるためである。
【００４７】
ポリブタジエン液晶ゲルと、前もって化１に示す液晶分子（ＣＢ１２Ｂ１２ＣＢ）を導入したポリブタジエン（重量比２：１）液晶ゲルとをＣＢ５の中で３０℃から４５℃の間における昇温と降温とを５℃ずつ変化させた結果を図２４に示す。３０℃から４５℃の昇温過程で膨潤が起こり、４５℃から３０℃の降温過程で収縮が起こっていることがわかる。図２４には、２回目までの膨潤及び収縮の結果を示しているが、この３０℃から４５℃における膨潤及び収縮は３度以上も繰り返すことできる。また、同じポリブタジエン液晶ゲルは８日後も３０℃から４５℃の間の昇温と降温とで同様に膨潤及び収縮を観測することができた。これにより、ＣＢ５中ではポリブタジエン液晶ゲルは耐久性があることが確認できた。
【００４８】
以上のように、ポリブタジエン・エラストマー及びポリブタジエン液晶ゲルは容易にしかも安価にかつ容易に製造することができ、このポリブタジエン液晶ゲルをアクチュエータに用いると、液晶と等方性液体との間の相転移温度の前後５−１５℃くらいの範囲で温度を変化させると、ピストンの様な動作を起こすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】ポリブタジエン液晶ゲルの膨潤及び収縮の温度制御の概要を示す図である。
【図２】ポリブタジエン液晶ゲルをＭＢＢＡ中に置き温度３５℃（液晶状態）で膨潤した状態を示す写真である。
【図３】図２に示すポリブタジエン液晶ゲルをＭＢＢＡ中で温度５５℃（等方性液体状態）に昇温した時の状態を示す写真である。
【図４】図３に示すポリブタジエン液晶ゲルをＭＢＢＡ中で温度３５℃（液晶状態）に降温したときのポリブタジエン液晶ゲルの状態を示す写真である。
【図５】ポリブタジエン液晶ゲルをＣＢＯ１２ＯＣＢ中に置き温度１６０℃（液晶状態）で膨潤した状態を示す写真である。
【図６】図５に示すポリブタジエン液晶ゲルをＣＢＯ１２ＯＣＢ中で温度２００℃（等方性液体状態）に昇温した時の状態を示す写真である。
【図７】図６に示すポリブタジエン液晶ゲルをＣＢＯ１２ＯＣＢ中で温度１６０℃（液晶状態）に降温したときのポリブタジエン液晶ゲルの状態を示す写真である。
【図８】ポリブタジエン液晶ゲルをペラルゴン酸コレステリル（ｎ＝８）中に置き温度８５℃（液晶状態）で膨潤した状態を示す写真である。
【図９】図８に示すポリブタジエン液晶ゲルをペラルゴン酸コレステリル中で温度１００℃（等方性液体状態）に昇温した時の状態を示す写真である。
【図１０】図９に示すポリブタジエン液晶ゲルをペラルゴン酸コレステリル中で温度85℃（液晶状態）に降温したときのポリブタジエン液晶ゲルの状態を示す写真である。
【図１１】ＣＢ１２Ｂ１２Ｂ１２ＣＢを前もって導入したポリブタジエン・エラストマーをＣＢ５の中に置き温度３０℃（液晶状態）で膨潤した状態を示す写真である。
【図１２】図１１に示すポリブタジエン液晶ゲルをＣＢ５中で温度４５℃（等方性液体状態）に昇温した時の状態を示す写真である。
【図１３】図１２に示すポリブタジエン液晶ゲルをＣＢ５中で温度３０℃（液晶状態）に降温したときの液晶ゲルの状態を示す写真である。
【図１４】ポリブタジエン液晶ゲルを管の中に入れることにより、液晶と等方性液体との間の相転移温度の前後５−１５℃の温度変化で、ピストン様の動作を温度により制御する熱駆動型のアクチュエータの概要を示す図である。
【図１５】内径５ｍｍのガラス管（ＮＭＲ管）の中でのポリブタジエン液晶ゲルをＣＢ５の中において２５℃（液晶状態）で膨潤させた状態を示す写真である。
【図１６】図１５に示すポリブタジエン液晶ゲルをＣＢ５中で温度４０℃（等方性液体状態）に昇温した時の状態を示す写真である。
【図１７】図１６に示すポリブタジエン液晶ゲルをＣＢ５中で温度２５℃（液晶状態）に降温したときのポリブタジエン液晶ゲルの状態を示す写真である。
【図１８】内径５ｍｍのガラス管（ＮＭＲ管）の中でのポリブタジエン液晶ゲルをＭＢＢＡの中において３５℃で膨潤させた状態を示す写真である。
【図１９】図１８に示すポリブタジエン液晶ゲルをＭＢＢＡ中で温度５５℃（等方性液体状態）に昇温した時の状態を示す写真である。
【図２０】図１９に示すポリブタジエン液晶ゲルをＭＢＢＡ中で温度３５℃（液晶状態）に降温したときのポリブタジエン液晶ゲルの状態を示す写真である。
【図２１】内径５ｍｍのガラス管（ＮＭＲ管）の中でのポリイソプレン液晶ゲルをＭＢＢＡの中において２５℃で膨潤させた状態を示す写真である。
【図２２】図２１に示すポリイソプレン液晶ゲルをＭＢＢＡ中で温度４８℃（等方性液体状態）に昇温した時の状態を示す写真である。
【図２３】図２２に示すポリイソプレン液晶ゲルをＭＢＢＡ中で温度２５℃（液晶状態）に降温したときのポリイソプレン液晶ゲルの状態を示す写真である。
【図２４】ポリブタジエン液晶ゲルと、ＣＢ１２Ｂ１２ＣＢを導入したポリブタジエン液晶ゲル（重量比２：１）とのＣＢ５中における３０℃から４５℃の間の昇温と降温とによる膨潤及び収縮の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０１  結晶と液晶との境界の降温過程における発熱ピーク
１０２  結晶と液晶との境界の昇温過程における吸熱ピーク
１０３  液晶と等方性液体との境界の降温過程における発熱ピーク
１０４  液晶と等方性液体との境界の昇温過程における吸熱ピーク
１４１  ピストンの表側の空間
１４２  ピストンの裏側の空間
【図１】
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【図１４】
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【図２４】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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