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Stress and deformation analyses of elastic body without contact generated by intermolecular forces and its application to the next generation ultra-high density magnetic recording

Research Project

Project/Area Number 18K03908
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 18040:Machine elements and tribology-related
Research InstitutionTottori University

Principal Investigator

MATSUOKA Hiroshige  鳥取大学, 工学研究科, 教授 (10314569)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 福井 茂壽  鳥取大学, 工学研究科, 特任教授 (40273883)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords表面力 / 応力分布 / 非接触状態の応力分布 / 材料分布によるせん断応力 / 材料分布による表面間力の変化 / 超高精度測定 / 球面・平面間の応力分布 / 引き離し速度依存性 / ミンドリンの解 / 表面間力 / 弾性変形 / 材料分布による表面間応力の変化
Outline of Final Research Achievements

Stress acting on the molecules in a body that consists of homogeneous material generated by the molecules in another body that has 1- or 2-dimensional material distribution in in-plane direction was calculated from the Lennard-Jones potential that includes the intermolecular attractive and repulsive forces. The dependence of surface force on the withdrawal speed, which is one of the time-dependent characteristics, was observed by using a surface force apparatus and its characteristics were clarified. Furthermore, the repulsive force by gas-film lubrication was considered in addition to the surface force, in order to introduce the above theory into analyses of flying characteristics of a magnetic head.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

弾性体が非接触の状態において、分子間力に起因する表面間応力(垂直・せん断応力)分布および弾性変形の基本特性を理論的に計算する手法を構築し、その基本特性を解明した。弾性体に対する分子間力による応力と弾性変形の系統的な研究は皆無であるため、学術的な独自性・先駆性をもつと共に、次世代高密度磁気記録技術において今後確実に重要になると考えられ、創造性・先進性に富むものである。また、磁気ディスク装置の超高記録密度化のみならず、同様の問題を包含するすべての科学技術(例えば、MEMS/NEMSの設計手法,接触・凝着理論,複合材料の相互作用の解明等)の発展に大きく寄与し得る汎用性・応用性の高いものである。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Influence of Withdrawal Speed on Adhesion Force2020

    • Author(s)
      R. Kishimoto, T. Ishikawa, J. Taneoka, M. Hassegawa, H. Kobayashi, H. Matsuoka, S. Fukui, T. Kato
    • Journal Title

      Tribology Online

      Volume: 15 Issue: 2 Pages: 60-67

    • DOI

      10.2474/trol.15.60

    • NAID

      130007838020

    • ISSN
      1881-218X, 1881-2198
    • Year and Date
      2020-04-30
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Stress distributions in an elastic body due to molecular interactions considering one-dimensional periodic material distribution based on Mindlin’s solution2019

    • Author(s)
      Hiroshige Matsuoka, Toshiki Otani, Shigehisa Fukui
    • Journal Title

      Microsystem Technologies

      Volume: Online Issue: 1 Pages: 1-18

    • DOI

      10.1007/s00542-019-04537-6

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermo-molecular gas-film lubrication (t-MGL) considering temperature distributions and accommodation coefficients: analyses by quasi-free-molecular t-MGL equation2019

    • Author(s)
      Shigehisa Fukui, Fumiya Shinohara, Ryota Asada, Hiroshige Matsuoka
    • Journal Title

      Microsystem Technologies

      Volume: Online Issue: 1 Pages: 1-15

    • DOI

      10.1007/s00542-019-04642-6

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 固体接触中における表面力と水晶振動子(QCM)の共振周波数シフトの基本特性2021

    • Author(s)
      河野 太一,石川 功,松岡 広成
    • Organizer
      日本機械学会 中国四国支部第59期総会・講演会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 高周波せん断下における表面間力測定に関する基礎研究 (温度の影響)2021

    • Author(s)
      山福朋宏,石川 功,松岡 広成
    • Organizer
      日本機械学会 中国四国支部第59期総会・講演会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 水晶振動子(QCM)を用いた表面力測定に関する基礎研究(材料による共振周波数シフトの違い)2021

    • Author(s)
      河野 太一,石川 功,松岡 広成
    • Organizer
      日本機械学会 情報・知能・精密機器部門講演会(IIP2021)
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 表面力と水晶振動子(QCM)の共振周波数シフトの関係2020

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      河野 太一,中田 悠人,石川 功,松岡 広成
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      日本機械学会 2020年度年次大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 光てこ AFM 用カンチレバーに働く表面力とその振動特性への影響2020

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      尾澤 賢, 石川 功, 松岡 広成
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      日本機械学会 2020年度年次大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 一様な材料からなる球面と2次元繰り返し材料分布を有する固体平面との間に働く相互作用応力2020

    • Author(s)
      仲林 聡,別所 慶祐,石川 功,松岡 広成
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      日本トライボロジー学会 トライボロジー会議2020秋別府
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 分子間相互作用によって生じる弾性体内部の応力分布(2種の媒質が接合した場合の解析)2020

    • Author(s)
      山本 隆広,大谷 稔紀,石川 功,松岡 広成
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      日本機械学会中国四国支部 第58 期総会・講演会
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  • [Presentation] 凝着力の引き離し速度依存性に関する研究(接触粘弾性特性の実験式の提案)2020

    • Author(s)
      岸本 涼太,石川 功,松岡 広成
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      日本機械学会中国四国支部 第58 期総会・講演会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 水晶振動子(QCM)を用いた表面力測定に関する基礎研究(表面力と共振周波数シフトの基本特性)2020

    • Author(s)
      中田 悠人,河野 太一,石川 功,松岡 広成
    • Organizer
      日本機械学会中国四国支部 第58 期総会・講演会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 高周波せん断下における表面間力測定に関する基礎研究(液体ナノ薄膜及び温度のQCM共振周波数への影響)2020

    • Author(s)
      近田 匠,山中 裕太,石川 功,松岡 広成
    • Organizer
      日本機械学会中国四国支部 第58 期総会・講演会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Influence of Withdrawal Speed on Adhesion Force2019

    • Author(s)
      Ryota Kishimoto, Takumi Ishikawa, Jun-ya Taneoka, Masayuki Hasegawa, Hayato Kobayashi, Hiroshige Matsuoka, Shigehisa Fukui and Takahisa Kato
    • Organizer
      International Tribology Conference Sendai 2019
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 水晶振動子(QCM)を用いた表面力測定に関する基礎研究(超高精度表面力測定における共振周波数変化の解析)2019

    • Author(s)
      中田 悠人,河野 太一,長谷川 真之,小林 隼人,松岡 広成,福井 茂壽,加藤 孝久
    • Organizer
      日本機械学会情報・知能・精密機器部門講演会(IIP2019)
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Stress Distributions in an Elastic Body Due to Molecular Interactions Considering One-dimensional Periodic Material Distribution Based on Mindlin Solution2018

    • Author(s)
      Hiroshige Matsuoka, Toshiki Otani and Shigehisa Fukui
    • Organizer
      2018 ASME Information Storage & Processing Systems and Micromechatronics for Information and Precision Equipment (ISPS/MIPE2018)
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      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Thermo-molecular Gas-film Lubrication (t-MGL) Considering Temperature Distributions and Accomodation Coefficients - Analyses by Quasi-free-molecular t-MGL Equation -2018

    • Author(s)
      Shigehisa Fukui, Fumiya Shinohara, Ryota Asada and Hiroshige Matsuoka
    • Organizer
      2018 ASME Information Storage & Processing Systems and Micromechatronics for Information and Precision Equipment (ISPS/MIPE2018)
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      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 凝着力の引き離し速度依存性に関する研究2018

    • Author(s)
      岸本 涼太,種岡 純哉,松岡 広成,加藤 孝久
    • Organizer
      日本機械学会2018年度年次大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 高周波せん断下における表面間力測定に関する基礎研究(液体ナノ薄膜及び温度の影響)2018

    • Author(s)
      近田 匠, 國澤 志生, 山中 裕太, 松岡 広成
    • Organizer
      日本機械学会2018年度年次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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