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グラファイト/C60/グラファイト構造の低摩擦状態の解明

Research Project

Project/Area Number 12J00546
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanostructural science
Research InstitutionThe University of Electro-Communications

Principal Investigator

井上 大輔  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2012 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords摩擦 / 原子間力顕微鏡 / 水晶マイクロバランス / グラファイト / フラーレン
Research Abstract

摩擦現象は身近な物理現象でありながら, そのメカニズムは未だに不明な点も多い. 近年の計測技術の発達や, 計算機を用いたシミュレーションの発展に伴い, ナノという微細なスケールから摩擦のメカニズムの解明を目指すナノトライボロジー研究が発展している.
このナノトライボロジー研究は, 理学的興味のみならず工学的にも非常に重要である. ある試算によると摩擦で失われるエネルギーは国民総生産(GNP)の約3パーセント(11兆円)に上る. エネルギーを効率よく利用するためには摩擦を制御することが重要である. そのために, 微視的な視点から摩擦を理解する必要があり, そこに研究の意義がある. 本研究は, 原子間力顕微鏡(AFM)と水晶マイクロバランス(QCM)法を組み合わせた摩擦力顕微鏡を作成し, 「グラファイトやフラーレンなどの低摩擦材料(特にグラファイト/C60/グラファイト構造)の低摩擦実現のメカニズムを実験的に解明すること」を目的としている. これまでのグラファイト(Gr)基板を用いた研究から, 水晶振動子の振動振幅がGr基板のポテンシャル周期(0.25nm)よりも大きい場合は典型的な固体摩擦のような振る舞いを示すのに対して, ポテンシャル周期を下回ると急激に動摩擦力が小さくなることが明らかになっている.
本年度は, AFMとQCMを用いた新測定技術を更に発展させるため, これまで用いてきたMHz帯のATカット水晶に変わり, Q値の高いSCカット水晶振動子による測定を立ち上げた. 水晶振動子のQ値の大きさは, エネルギー散逸の検出感度に関わる重要なパラメータである. 更に, 測定周波数を下げることでエネルギー散逸の検出感度の向上が見込まれたため, kHz帯の共振周波数を持つ音叉型水晶振動子を用いた測定装置も作成した. これらの振動子を用いることで, 低荷重領域における弾性変形に起因すると思われるばね定数の増加とエネルギー散逸の増加を観測した.

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Dynamical Frictional Force of Nanoscale Sliding2013

    • Author(s)
      鈴木勝,井上大輔
    • Journal Title

      Hyomen Kagaku

      Volume: 34 Issue: 2 Pages: 73-78

    • DOI

      10.1380/jsssj.34.73

    • NAID

      130004486826

    • ISSN
      0388-5321, 1881-4743
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamical frictional force of nanoscale sliding2012

    • Author(s)
      D. Inoue, S. Machida, J. Taniguchi、M. Suzuki M
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 86 Issue: 11

    • DOI

      10.1103/physrevb.86.115411

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] フラーレン蒸着膜のナノ滑り摩擦II2014

    • Author(s)
      町田慎悟, 筏有加, 井上大輔, 谷口淳子, 鈴木勝, 石川誠, 三浦浩治
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      2014-03-28
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 平坦金基板のナノ滑り摩擦2013

    • Author(s)
      町田慎悟, 井上大輔, 筏有加, 谷口淳子, 鈴木勝, 石川誠, 三浦浩治
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Year and Date
      2013-09-27
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] フラーレン蒸着膜のナノ滑り摩擦2013

    • Author(s)
      筏有加, 井上大輔, 町田慎悟, 谷口淳子, 鈴木勝, 石川誠, 三浦浩治
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Year and Date
      2013-09-27
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Nano-scale measurement of the Energy Dissipation Using a Quartz Crystal Resonator2013

    • Author(s)
      D. Inoue, S. Machida, Y. Ikada, J. Taniguchi, M. Suzuki, M. Ishikawa, K. Miura
    • Organizer
      World Tribology Congress 2013
    • Place of Presentation
      PalaOlympico
    • Year and Date
      2013-09-11
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of a combined optical lever atomic force microscope with a quartz crystal microbalance2013

    • Author(s)
      D. Inoue, S. Machida, Y. Ikada, J. Taniguchi, M. Suzuki, M. Ishikawa, K. Miura
    • Organizer
      Tribo-Lyon 2013
    • Place of Presentation
      Espace Tête d'Or
    • Year and Date
      2013-09-04
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 光てこAFM探針と水晶振動子によるナノ滑り摩擦の測定2013

    • Author(s)
      井上大輔,町田慎悟,谷口淳子,鈴木勝、石川誠、三浦浩治
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      2013-03-26
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ナノスケールで制御された動摩擦の測定2012

    • Author(s)
      井上大輔,町田慎悟,谷口淳子,鈴木勝、石川誠、三浦浩治
    • Organizer
      第32回表面科学学術講演会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2012-11-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 水晶振動子で滑り距離を制御した動摩擦の測定2012

    • Author(s)
      井上大輔,町田慎悟,谷口淳子,鈴木勝、石川誠、三浦浩治
    • Organizer
      京都大学基礎科学研究研究会「摩擦,レオロジー,地震の新展開-異なる階層と舞台をつなぐ-」
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2012-11-07
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] フラーレン基板上のナノ滑り摩擦2012

    • Author(s)
      井上大輔,町田慎悟,谷口淳子,鈴木勝、石川誠、三浦浩治
    • Organizer
      日本物理学会2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2012-09-20
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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