JP6068050B2 - 透明形状記憶ゲルとそれを用いたレンズおよびレンズの焦点調節方法 - Google Patents
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Description
<実施例1>
1.透明形状記憶ゲルの合成
モノマーにステアリルアクリレート(SA)とN,N-ジメチルアクリルアミド(DMAAm)を用いてゲルを合成した。SAとDMAAmのモル比は1:3とした。2つのモノマーを結合させる架橋剤にはN,N’-メチレンビスアクリルアミド(MBAA)、反応開始剤にはベンゾフェノンを用いた(和光純薬工業)。
2-1.試験片の作製
試験片はJISK6251引張り7号型であり、ダンベル形状の型抜き機を用いて作製した。試験片の厚さは2mmである。
2-2.引張り試験
合成した透明形状記憶ゲルの強度を引張試験により評価した。試験には卓上型材料試験機STA-1150(オリエンテック)を用いた。全試験のクロスヘッド速度を50mm/min、標線間距離12mmとして測定した。測定は3〜5回ずつ行い、その平均から最大応力と破断ひずみを求めた。
2-3.回復率と固定率
ゲルの回復機能を評価するために次の試験を行った。
(1) ゲルを60℃で30秒加熱する。
(2) ひずみ100%(εm)まで引張る。
(3) 引張りしたまま20℃で30秒冷却する。
(4) 徐荷した後、ひずみを測定する(εμ)。
(5) 60℃で30秒加熱して、ひずみを測定する(εp)
ゲルの回復率(Rr)と固定率(Rf)は次の式で算出できる。
Rr=εm−εp/εm [1]
Rf=εμ/εm [2]
2-4.自己修復評価試験
変形させた後の加熱による修復を評価するため次の試験を行った。
(1) 試験片を試験機に挟み破断しない程度まで伸長させ力学的強度を測定する(1st)。
(2) 試験片を試験機に装着したまま元の位置まで戻す。
(3) (1)(2)と同様の操作を繰り返す(2nd)。
(4) 治具から試験片を取り外し高温水槽に入れる。
(5) 60℃で30秒加熱後、20℃で30秒冷却する。
(6) 試験片を冶具に取り付け破断するまで引張る(3rd)。
2-5.X線構造解析
X線散乱によりゲルの結晶面間隔を測定した。X線小角散乱(SAXS)手法により、X線解析を光源波長λ=0.15418 nmで行った。結晶の面間隔dは次のBragg式より算出した。
d=λ/2sinθ [3]
ここで、θは視野角である。
4.実験結果および考察
4-1.引張り試験
図2に引張り試験の応力−ひずみのグラフを示す。グラフより、溶媒を使用せずに調製した場合のSA-DMAAmゲルは最大応力が増加した。架橋剤MBAAの添加量を減らすとゲルの最大応力と最大ひずみが増加した。特にMBAAの添加量を0.01mol%とすると、ゲルの最大応力と最大ひずみは最も高い値を示した。
4-2.回復率と固定率
図3は得られたゲルの形状記憶機能の例を示す。60℃の水に入れるとゲルはコイル形状から元の直線形状に戻った。そして表1に回復率と固定率の結果を示す。
4-3.自己修復評価試験
引張りサイクル試験の結果を図4に示す。1stと2ndの引張り試験を比較すると1stの引張りによって塑性変形が起こり、2ndの最大応力は減少することがわかった。回復した後(3rd)、ゲルの強度が戻る。これは、1stの引張りで生じた結晶粒中の転位が回復するためと考えられる。つまり変形させた後の加熱による修復が確認された。
4-4.X線解析
X線解析結果を図5に示す。この新規なSA-DMAAmゲルにも結晶構造の存在を確認できた。得られたラメラ構造の散乱角は2θ=1.59°となった。式[3]より、結晶面間隔はd=5.5nmとなった。
<実施例2>
シリコンスペーサを厚さ1mmとした以外は実施例1と同様にしてゲルを合成し、厚さ1mmのゲルプレートを得た。
<実施例3>
アクリル系疎水性モノマーにラウリルアクリレート(LA)とステアリルアクリレート(SA)を用いて、実施例1と同様に透明形状記憶ゲルを合成した。
2a,2b 保持部材
3a,3b 開口部
4a,4b 環状の突起部
5a,5b ねじ穴
6 穴
7 透明形状記憶ゲル
8 弾性スペーサ
8a 切り欠き
Claims (4)
- アクリルアミド系親水性モノマーおよびアクリル系疎水性モノマーを架橋剤の存在下に共重合することによって得られる2枚の透明形状記憶ゲルが対向配置され、これらによってレンズ外形が構成されているレンズ。
- 前記2枚の透明形状記憶ゲルの間に液体が収容されている請求項1に記載のレンズ。
- アクリルアミド系親水性モノマーおよびアクリル系疎水性モノマーを架橋剤の存在下に共重合することによって得られる2枚の透明形状記憶ゲルを、中央部に開口部を有する一対の保持部材で挟んで固定する工程と、この保持部材で固定された2枚の透明形状記憶ゲルを転移温度以上に加熱し、前記2枚の透明形状記憶ゲルの間に液体を注入し、その圧力で前記2枚の透明形状記憶ゲルを外方に膨らむ凸形状とする工程と、この凸形状を保持したまま前記2枚の透明形状記憶ゲルを転移温度未満に冷却する工程とを含むことを特徴とするレンズの焦点調節方法。
- 前記液体を注入するための切り欠きを設けた環状の弾性スペーサを介して前記2枚の透明形状記憶ゲルを重ねることを特徴とする請求項3に記載のレンズの焦点調節方法。
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