Development of low-friction soft polymer materials with regeneration and restoration functions
| Project/Area Number |
20H02060
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18040:Machine elements and tribology-related
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| Research Institution | Tsuruoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 貴哉 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (30399258)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上條 利夫 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00588337)
荒船 博之 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90707811)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
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| Keywords | イオン液体 / ポリマーブラシ / 低摩擦材料 / ゲル / 再生機能 |
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| Outline of Research at the Start |
申請者らは、イオン液体を濃厚ポリマーブラシや異種ポリマーの相互貫入三次元網目構造を有するゲルと組み合わせ、高温、減圧、高荷重条件でも10＾-3オーダーの低い摩擦係数を示す画期的なソフトトライボロジー材料を開発した。本研究では、(1)ループ状の濃厚ポリマーブラシを摺動基材の内部から摺動表面に偏析させて、低摩擦を実現すると共にブラシに自己再生機能を付与する。 (2) 真空条件下で安定な低摩擦特性を示すイオン液体ゲルに亀裂発生時の自己修復特性を付与する技術の確立を行う。再生・修復機能を持つ低摩擦で強靭なソフトマテリアルを開発することでトライボロジー科学と技術に貢献する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はシリコーンゴムを対象としたループ型ポリマーブラシ系の比較検討として、セグメントAにポリジメチルシロキサン(PDMS)、セグメントBにポリエチレングリコール(PEG)を有するジブロックポリマーをシリコーンゴムに対して10wt%導入し、分子量の違いによる直鎖型ポリマーブラシの偏析挙動の違いをグリセロール水溶液接触角の時間変化から検討した。
その結果、PDMS (5k)-PEG (2.1k)を添加した系では10minで40°の接触角低減が観測されたのに対し、PDMS(1k)-PEG(2.1k)を添加した系では10minで60°の接触角変化が観測され、PDMSの長鎖化がグリセロール水溶液界面への偏析を抑制することが分かった。
またイオン液体型ダブルネットワークゲル（DNイオンゲル）薄膜の合成にあたり、テトラエトキシシランとポリメチルメタクリレートのネットワーク同時形成を試みた。
その結果、圧縮強度30MPaでも破断しないDNイオンゲルを得られ、薄膜化において必要となるワンポット合成法が適用可能であることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の実施計画にもとづき再生機能を有するポリマーブラシのシリコーンゴム系における偏析挙動を確認し、またABA型ブロックコポリマーの合成指針を確立した。また薄膜型DNイオンゲルの作製法を見出した。界面におけるブラシ構造やゲル再生機構の解析に
ついては本年度に進行する。
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| Strategy for Future Research Activity |
◆ループポリマーブラシ型低摩擦表面の開発
(1) ポリシロキサンを骨格としたABA型ブロックコポリマーの合成手法の確立
(2) シリコーンゴムにおけるABA型ブロックコポリマーの相分離および潤滑挙動における構造依存性の検証
◆再生・修復機能を有するイオン液体型ダブルネットワークゲル薄膜創製
(1) スライドリング架橋剤を導入したイオンゲルの構造設計と潤滑特性評価
(2) 薄膜イオンゲルの合成とその機械的強度・潤滑特性評価
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Report
(1 results)
Research Products
(8 results)
