混合潤滑下における境界膜の被覆率測定

• Project/Area Number: 16760107
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Design engineering/Machine functional elements/Tribology
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 桃園 聡 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (70262300)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000); Fiscal Year 2005: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2004: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
• Keywords: 被覆率 / 吸着膜 / 摩擦係数 / 表面粗さ / 混合潤滑 / 境界潤滑 / エリプソメトリ / 走査型プローブ顕微鏡 / レオロジー特性 / 摩擦特性 / ナノトライボロジー

Research Abstract

本研究の目的は、吸着分子膜のレオロジー特性を考慮した境界潤滑領域の摩擦特性を定量的に予測するために必要な境界膜の被覆率を測定することである。
境界潤滑膜の摩擦特性をあきらかにするために、ある条件(すべり速度,温度)の下で,吸着膜がどの程度の割合で接触面に存在するか(接触面での被覆率)を明らかにする必要がある。本研究では、軽荷重(mN、MPaオーダ)・極低速(μm/s)における被覆状態を、エリプソメトリおよび,ブリュースター角顕微鏡によって,摩擦直後のしゅう動面を観察することによって測定する。また、従来行ってきた100%被覆している状態(LB膜類似吸着膜)の摩擦特性から吸着膜のレオロジー特性を推定することで,混合潤滑の総合的な摩擦特性を説明できるようになるが,装置の改良による被覆率測定法の確立と,いくつかのパラメータを振った場合の境界膜の被覆率測定を試みた.
エリプソメトリ・ブリュースター角顕微鏡測定で問題となった粗さのある面の微小な面の傾きによる影響は除去するのが非常に難しいことがわかった.
また境界膜(吸着膜)の特性,とくに吸着膜の空間的な分布と表面の高さ分布を把握するために既存の走査型プローブ顕微鏡のAFM, FFM,交流FFMなどを使って,面圧,しゅう動速度,温度をパラメータとしてしゅう動時の被覆率がどのように変化するのかについてデータを収集し被覆率を推定するための摩擦係数のマッピングを行った.