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Elucidation of the growth process of layer structure caused by molecular films adsorbed on the solid-liquid interface and its contribution to lubrication

Research Project

Project/Area Number 18K05058
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 32020:Functional solid state chemistry-related
Research InstitutionUniversity of Fukui

Principal Investigator

Hisada Kenji  福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (60283165)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 平田 豊章  福井大学, 学術研究院工学系部門, 講師 (30800461)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywordsアドミッタンス解析 / 局所粘度 / 凝固熱 / 束縛エネルギー / 界面すべり / HSAB則 / n-アルカン / 脂肪酸 / 流体-金属界面 / 吸着分子層 / レゾネータ測定 / 金属石鹼グリース / 不均一核生成 / 金属-アルカン界面 / 吸着分子膜 / 示差走査熱量測定 / 腐食反応 / 水晶振動子 / 示唆走査熱量測定 / 周波数変調原子間力顕微鏡 / 分子膜 / 層構造 / 潤滑 / 動力学
Outline of Final Research Achievements

When hexadecane with a chain molecule having a polar end group is in contact with a metal, an adsorbed molecular layer consisting of solvent and additive molecules is formed starting from the adsorption of the additive molecules. In this study, the binding energy of fluid molecules was measured from local viscosity measurements by quartz crystal admittance analysis and from the freezing behavior of hexadecane in order to elucidate the slip phenomenon at the solid-liquid interface associated with the formation of the adsorption layer. rule, it was found that a dense adsorbed molecular film is formed on metal surfaces that are predicted to have a high affinity for the additive end groups, and that interfacial sliding is enhanced.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

油を利用した流体潤滑においては,移動する二面間に挟まれた潤滑油の流動性が潤滑性能を決定する。連続体流体力学においては固体と接した液体の流動解析において,「界面すべりなし」という境界条件がおかれてきた。一方で,現実のダイナミックなトライボロジー現象において,摺動面で物理的・化学的変化が誘起された結果,トライボロジー特性が経時的に向上する「なじみ現象」がみられる。本研究では,金属油界面の界面滑りを妨げる金属表面による油分子の束縛エネルギーを定量し,低エネルギーで界面滑りを引き起こす吸着分子層の化学組成ならびに集合構造を明らかにすることで,高潤滑を実現するための分子設計の指針を提供する。

Report

(5 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (17 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] n-アルカンの凍結挙動を利用した脂肪酸吸着層で被覆された金属面での分子の運動性評価2021

    • Author(s)
      久田研次
    • Journal Title

      繊維・高分子機能加工第120委員会 年次報告

      Volume: 72

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      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Effect of Scouring and Bleaching on Chemical Modification of Cotton Sliver by EB-Induced Graft Polymerization2020

    • Author(s)
      本田拓也,坂井亙,宮﨑孝司,久田研次
    • Journal Title

      Journal of Fiber Science and Technology

      Volume: 76 Issue: 4 Pages: 119-126

    • DOI

      10.2115/fiberst.2020-0012

    • NAID

      130007834073

    • ISSN
      2189-7654
    • Year and Date
      2020-04-20
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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Facile Surface Functionalization Method for Polymers Using a Nonsolvent2020

    • Author(s)
      Hirata, T; Taneda, H; Nishio, K; Inutsuka, M; Yamada, NL; Nemoto, F; Minagawa, Y; Matsuno, H; Tanaka, K
    • Journal Title

      ACS Applied Bio Materials

      Volume: 3 Issue: 4 Pages: 2170-2176

    • DOI

      10.1021/acsabm.0c00028

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 金属界面におけるn-アルカンの不均一核生成に及ぼす添加脂肪酸の影響2021

    • Author(s)
      久田研次,ZHANG LUYAN,代谷進二郎,平田豊章
    • Organizer
      2021年繊維学会年次大会
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  • [Presentation] 金属界面におけるn-アルカンの不均一核生成に及ぼす添加脂肪酸の影響2021

    • Author(s)
      久田研次,ZHANG LUYAN,宮腰璃奈,代谷進二郎,平田豊章
    • Organizer
      第72回コロイドおよび界面化学討論会
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  • [Presentation] n-ヘキサデカンの不均一核生成に及ぼす吸着層の影響2021

    • Author(s)
      宮腰璃奈,ZHANG Luyan,代谷進二郎,牧 祐生,平田豊章,久田研次
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      2021年度北陸地区講演会と研究発表会
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      久田研次,山本飛翔,張 陸岩,平田 豊章
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      第71回コロイドおよび界面化学討論会
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  • [Presentation] 極性末端基を有する鎖状分子を添加したn-アルカンと金属の界面で形成される高粘度層のレゾネータ解析―末端官能基の影響―2020

    • Author(s)
      代谷進二郎,張 陸岩,平田豊章,久田研次
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      2020年度北陸地区講演会と研究発表会
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  • [Presentation] (ポリメタクリル酸メチル/アダマンタン誘導体)ブレンドの熱的性質と分子鎖熱運動性2020

    • Author(s)
      濱野日向, 平田豊章, 久田研次
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      第69回高分子学会北陸支部研究発表会
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  • [Presentation] 金属/アルカン界面に形成する有機酸吸着層を介したエネルギー散逸過程の水晶振動子アドミッタンス解析2020

    • Author(s)
      久田研次
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      表面科学技術研究会 2020
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    • Invited
  • [Presentation] 金属/アルカン界面に形成する有機酸吸着層を介したエネルギー散逸過程の水晶振動子アドミッタンス解析2019

    • Author(s)
      久田研次, 池尻成範, 高村日奈, 大澤慎也, 伊藤実奈子, 平田豊章
    • Organizer
      第68回高分子学会年次大会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 金属/アルカン界面に形成する脂肪酸吸着層を介したエネルギー散逸におけるアルカンおよび脂肪酸の炭素鎖長の効果2019

    • Author(s)
      平田豊章,池尻成範,高村日奈,大澤慎也,久田研次
    • Organizer
      2019年繊維学会年次大会
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  • [Presentation] 金属界面上の有機酸吸着層によって誘起されるn-アルカン凝集層の形成2019

    • Author(s)
      久田研次, 池尻成範, 小室裕紀, 張 陸岩, 高村日奈, 平田 豊章
    • Organizer
      第68回高分子討論会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Fatty acid/n-alkane adlayer on metal induced by highfrequency shear oscillation2019

    • Author(s)
      Kenji Hisada, Tsubasa Yamamoto, Narunori Ikejiri, Hina Takamura, Shinya Oozawa, Minako Ito, Toyoaki Hirata
    • Organizer
      OKINAWA COLLOIDS 2019
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 金属/n-アルカン界面での濃厚層成長に及ぼす添加脂肪酸の鎖長と温度の等価性2019

    • Author(s)
      山本飛翔, 池尻成範, 高村日奈, 平田豊章, 久田研次
    • Organizer
      日本化学会近畿支部2019年度北陸地区講演会と研究発表会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 固体基板上における高分子-界面活性剤複合体薄膜の逐次形成メカニズム2018

    • Author(s)
      平田豊章, 近藤 綾佳, 内田翔太, 久田研次
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Effect of Alkyl Chain Length of Fatty Acids on Adsorbed Layer Formation of the Acids and Local Viscosity at Metal/Fluid Interface2018

    • Author(s)
      T. Hirata, H. Takamura, S. Ozawa, K. Hisada
    • Organizer
      The Fiber Society’s Spring 2018 Conference
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Tribological Phenomena of Molecular Assembled Films2018

    • Author(s)
      K. Hisada, H. Takamura, S. Ozawa, T. Hirata
    • Organizer
      Japan-Korea Joint Polymer Symposium on Polymer Science 2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 金属/アルカン界面における局所粘度の増大と有機酸吸着層形成の関係2018

    • Author(s)
      久田研次, 高村日奈, 大澤慎也, 伊藤実奈子, 平田豊章
    • Organizer
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 潤滑油/金属界面に形成される分子吸着膜を介して生じるエネルギー散逸の等価回路解析2018

    • Author(s)
      平田豊章,池尻成範,高村日菜,大澤慎也,久田研次
    • Organizer
      平成30年度 繊維学会秋季研究発表会
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      2018 Research-status Report
  • [Remarks] 界面における分子工学

    • URL

      https://k-hisada9.wixsite.com/applphyschem/%E7%95%8C%E9%9D%A2%E3%81%AB%E3%81%8A%E3%81%91%E3%82%8B%E5%88%86%E5%AD%90%E5%B7%A5%E5%AD%A6

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      2021 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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