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Analysis of tribological mechanisms of graphene oxide and MoDTC by the SEM friction interface observation method

Research Project

Project/Area Number 20H02057
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 18040:Machine elements and tribology-related
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

Kinoshita Hiroshi  兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (50362760)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松本 直浩  兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (80843987)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2020: ¥12,220,000 (Direct Cost: ¥9,400,000、Indirect Cost: ¥2,820,000)
Keywords摩擦界面 / その場観察 / SEM / 酸化グラフェン / 摩擦界面観察 / 走査電子顕微鏡 / 潤滑油 / 添加剤 / トライボロジー / MoDTC / 界面観察
Outline of Research at the Start

潤滑液体中のナノ材料および添加剤による摩擦現象は,多数の要因が絡み非常に複雑,未解明な現象が数多く存在する.適切な摩擦界面のその場観察手段が無かったのが研究を遅らせる要因の1つである.申請者らは電子透過膜とマイクロ摩擦試験機を用い,走査電子顕微鏡(SEM)で摩擦界面をその場観察する装置を世界に先駆けて実現した.
本研究では開発した装置で,酸化グラフェン分散潤滑油あるいは分散水,さらにモリブデンジチオカーバメート(MoDTC)分散油の境界潤滑での摩擦界面をその場観察し,ブラックボックスと言えるこれらの潤滑メカニズムの解明を目指す.

Outline of Final Research Achievements

We have developed the first device for in-situ observation of frictional interfaces with a scanning electron microscope (SEM) using an electron transparent film and a micro-tribometer. In this study, a friction interface between SUJ2 ball and graphene oxide adsorbed on an electron transparent film were investigated. Graphene oxide was sparsely adsorbed on the electron transparent film. After the friction, most of the surface of the electron transparent film was covered with graphene oxide. This is thought to be due to the stretching of graphene oxide adsorbed in multiple layers by friction. In addition, the friction interface in a lubricating oil was observed by SEM even, and it was found that an amount of lubricating oil remained at the friction interface. However, lubricating oil is greatly affected by electron beam irradiation, and intermittent observation confirmed the formation of a tribofilm-like substance.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで全くSEMで観察できていなかった酸化グラフェン摩擦界面を観察できた.摩擦後に酸化グラフェンが引き延ばされることは初めての発見で,今後のナノ材料を用いた摩擦研究に非常に意義のある結果であると思われる.さらに潤滑油中の摩擦界面もSEMで観察できた.驚くべきことに,潤滑油中でも摩擦界面を観察でき,メニスカスや潤滑油があるところでも相手表面が観察できることなどがわかった.潤滑油中の摩擦は観察手段が限られるが,1つ観察手段が増えたこととなる.これらの観察によって,摩擦・摩耗を下げることができれば低炭素社会に寄与できることとなる.

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2022 2021 2020

All Presentation (12 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Presentation] ミリニュートン荷重の摩擦によるZnDTPと MoDTCの混在潤滑油でのトライボフィル ム生成メカニズムの解明2022

    • Author(s)
      岡本龍弥、岡本龍弥、岡本龍弥、岡本龍弥
    • Organizer
      トライボロジー会議2022 秋 福井
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 電子透過膜を用いたSEMによる摩擦界面 のその場観察 -ナノ材料の摩擦 -2022

    • Author(s)
      木之下博、松本直浩
    • Organizer
      トライボロジー会議2022 春 東京
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 酸化グラフェンの摩擦特性について凝集体としての視点から2021

    • Author(s)
      木之下博, 松本直浩
    • Organizer
      トライボケミストリー研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 光学顕微鏡を用いた摩擦界面その場観察可能なマイクロトライボロジー試験法に関する研究2021

    • Author(s)
      岡本龍弥,木之下博
    • Organizer
      関西潤滑懇談会 7月例会 ポスター発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ミリニュートン荷重領域における摩擦中のナノ材料凝集体の変形およびトライボフィルム形成の光学顕微鏡観察2021

    • Author(s)
      岡本龍弥, 木之下博, 松本直浩,菅野孝一
    • Organizer
      トライボロジー会議2021 秋 松江
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 酸化グラフェンの摩擦界面侵入挙動の摩擦球側からのその場観察2021

    • Author(s)
      奥田涼太,木之下博
    • Organizer
      関西潤滑懇談会 7月例会 ポスター発表会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 酸化グラフェン凝集体の低摩擦潤滑油添加剤への適応 -摩擦材料依存性に関する研究2021

    • Author(s)
      木之下博, 平井悠太朗,松本直浩
    • Organizer
      トライボロジー会議2021 春 東京
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 木材細胞中での銅系粒子の合成と摩擦利用2021

    • Author(s)
      松本直浩, 梶田憲志, 前田樹大, 小幡晃平,木之下博
    • Organizer
      トライボロジー会議2021 春 東京
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 電子透過膜を用いたPAO中の境界潤滑摩擦界面のSEMによるその場観察2021

    • Author(s)
      木之下博,松本直浩
    • Organizer
      トライボロジー会議2021 秋 松江
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 酸化グラフェン凝集体の低摩擦潤滑油添加剤への適応2 -分散条件による潤滑状態への影響2021

    • Author(s)
      桝見浩平, 中山美聖, 木之下博,松本直浩
    • Organizer
      トライボロジー会議2021 秋 松江
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 酸化グラフェンの摩擦界面への侵入挙動のその場観察(1) -分散水中でのくさび効果-2020

    • Author(s)
      木之下博,柴田真範,松本直浩
    • Organizer
      トライボロジー会議2020秋別府
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 酸化グラフェンの摩擦界面への侵入挙動のその場観察(2) -分散PAO中での分散方法による相違-2020

    • Author(s)
      平井悠太朗,木之下博,松本直浩
    • Organizer
      トライボロジー会議2020秋別府
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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