Precise Molecular Design of Organic Friction Modifiers by Large-Scale Molecular Simulations, Advanced Measurements, and Chemical Syntheses
| Project/Area Number |
21H01238
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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 | Nagoya University |
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Principal Investigator |
張 賀東 名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (80345925)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安田 耕二 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (70293686)
塚本 眞幸 名古屋大学, 情報学研究科, 講師 (10362295)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2021: ¥12,610,000 (Direct Cost: ¥9,700,000、Indirect Cost: ¥2,910,000)
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| Keywords | トライボロジー / 境界潤滑 / 分子シミュレーション / トライボロジ |
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| Outline of Research at the Start |
地球温暖化防止のため，摩擦・摩耗によるエネルギー損失や温室効果ガスを極限まで削減できるグリーン潤滑が要請されており，潤滑油の添加剤として高性能な環境に優しい有機摩擦調整剤（OFM）が必須である．しかし，固体二面のナノ摺動すきまにおけるOFM分子挙動の解析・計測は困難で，OFM設計指針は未確立である．本研究では，大規模マルチスケール分子シミュレーション法，およびシミュレーション結果を検証可能な先端計測法を確立し，さらに新規OFM分子を設計・合成し，三者の協働により，OFM含有潤滑系の摩擦・摩耗特性とOFM分子構造の相関を解明し，体系的なOFM分子設計指針を構築する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球温暖化防止のため，摩擦・摩耗によるエネルギー損失や温室効果ガスを極限まで削減できるグリーン潤滑が要請されており，潤滑油の添加剤として高性能な環境に優しい有機摩擦調整剤（OFM）が必須である．本研究では，大規模マルチスケール分子シミュレーション法，およびシミュレーション結果を検証可能な先端計測法を確立し，さらに新規OFM分子を設計・合成し，三者の協働により，体系的なOFM分子設計指針の構築を図る．最終年度では，以下のように研究を進めた．
・ミュレーションでは，全原子モデルの分子動力学（MD）計算および粗視化モデルのMD計算を実施した．全原子MDでは，これまで開発してきたTEMPO系分子に加えて，高分子系OFMも対象とした．高分子OFMの油中および固体表面における存在形態を解明するとともに，今後粗視化モデルの構築に必須な参照データを蓄積した．また粗視化MDでは，脂肪酸OFMの粗視化モデルを構築するとともに，表面粗さがOFM分子の吸着挙動に及ぼす影響を明らかにした．
・実験では，新規なOFM分子を設計・合成し，またOFMのマクロな摩擦・摩耗特性を評価する実験条件として，従来の低速・低圧条件から高速・高圧条件まで拡大した．実験結果とシミュレーション結果を照らし合わせて考察した結果，マイルドな摺動条件と厳しい摺動条件では，摩擦・摩耗の低減に有利となるOFM吸着膜の特性が異なることを明らかにし，広範な摺動条件にわたって高性能なOFM分子を設計するための重要な知見が得られた．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(28 results)
