Modeling of polymer lubricating additives by DNA structure and elucidation of the effect of molecular structure on frictional properties
| Project/Area Number |
20K14640
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 18040:Machine elements and tribology-related
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| Research Institution | Tokyo University of Science (2021)
Kyoto University (2020) |
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Principal Investigator |
Yamashita Naoki 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 助教 (50847746)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | トライボロジー / 潤滑 / 添加剤 / DNA / 分子構造 / 原子間力顕微鏡 / 高分子添加剤 |
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| Outline of Research at the Start |
高分子潤滑添加剤は摺動材料表面に吸着することによって低摩擦・低摩耗性能を発揮する．
しかし，「高分子添加剤の構造」が吸着特性や摩擦特性に及ぼす影響に関しては未解明であり，高分子添加剤の設計指針を築くためには詳細な検証が必要である．本研究では，直鎖や分岐状などの様々な構造体を容易に形成できるDNAを高分子添加剤のモデルとして利用し，原子間力顕微鏡を用いて摩擦試験を行うことによって添加剤の構造と摩擦特性の関連を調査する．また，蛍光観察を実施してDNA高分子添加剤の構造と金属表面への吸着形態を評価することによって，最終的には潤滑の最適化に必要な高分子添加剤の設計指針の提示を目指す．
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| Outline of Final Research Achievements |
The effect of polymer structure on friction properties was evaluated to improve the performance of lubricating additives. DNA was used as a model for polymer additives since complex molecular structures can be easily fabricated.
DNA structures such as linear or branched chains were fabricated, and friction measurements were performed. The results showed that lower friction coefficient was obtained when using DNA structure with linear structure. On the other hand, small amount of wear was obtained when using DNA structure with branched chains. The DNA structures were fluorescently labelled and the amount of adsorption on the substrate was evaluated. The results showed that the more branched the structure, the lower the adsorption tended to be. These results suggested that the more branched chains, the more firmly they are adsorbed on the substrate, which improves wear resistance, whereas they may not contribute as much to friction reduction.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
近年，自動車の燃費向上のためにエンジンオイルの低粘度化が進んでいることに加え，環境負荷の観点から水潤滑の利用も注目されている．このような低粘度溶媒の潤滑下では摺動部材の直接接触が生じやすいため，高分子型の添加剤を加えることによって表面を保護するとともに粘度指数向上が図られている．本研究で得られた成果は，これまで評価対象とされてこなかった高分子添加剤分子の構造が及ぼす吸着挙動や摩擦特性への効果を解明するものであり，添加剤の開発や選定における包括的な理解につながるだけでなく，最終的には摩擦・摩耗の低減に有効な潤滑の最適化へとつながることが期待される．
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Report
(3 results)
Research Products
(1 results)
