Research on the lubrication mechanism of ionic liquids as lubricant additives using in-situ observation
| Project/Area Number |
21J13315
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 18040:Machine elements and tribology-related
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
佐藤 魁星 東京理科大学, 工学研究科機械工学専攻, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | トライボロジー / イオン液体 / 潤滑油添加剤 / ナノトライボロジー / 原子間力顕微鏡 / ジアルキルジチオリン酸亜鉛 |
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| Outline of Research at the Start |
摩擦損失の主たる要因である固体/固体間の接触領域では，潤滑油添加剤分子が表面反応膜を生成し，その表面反応膜が摩擦・摩耗現象を支配する．近年，イオン液体は優れた性能を持つ新規潤滑油添加剤として注目を集めている．しかしながら，イオン液体の潤滑メカニズムが明らかではないことから，その用途は特殊環境下に限定されているのが実情である． そこで，従来不可能であった摩擦界面における表面反応膜の生成過程観察を，水晶振動子マイクロバランスQCMならびに原子間力顕微鏡を利用することで直接観察し，イオン液体の潤滑油添加剤としての作用メカニズムを明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
分子構造の選択肢は広いというイオン液体の特徴を最大限に利用し，選択的なトライボロジー特性付与の実現には，潤滑油添加剤としての利用を加速させる必要がある．実際の潤滑油添加剤としての利用には，イオン液体と既存の潤滑油添加剤との併用効果に関して詳細な調査が求められる．さらに，摺動面は常に表面状態が変化し続けるため，動的な界面のその場観察が必須であり，申請者は，各種その場観察手法を用いて，その潤滑メカニズムを調査した．潤滑油添加剤の併用効果に関しては，代表的なジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZDDP)との併用効果に着目し，イオン液体と併用することで，摩擦・摩耗特性の向上効果が確認された．その相乗効果発現は，イオン液体の吸着膜層の効果だけではなく，ZDDP反応膜による低摩擦効果の複合効果であることを突き止めた．そのため，ZDDP反応膜の生成を阻害しないようなイオン液体の潤滑設計が重要であるという新たな知見を得ることができた．このことから，潤滑油添加剤が複合された系におけるZＤＤＰ反応膜の生成過程に及ぼす因子を特定するため，原子間力顕微鏡(AFM)を用いて，摺動面におけるZDDP反応膜の生成過程のその場観察を，ZDDPと有機系摩擦調整剤に対して行った．その結果，他添加剤とZDDPの競争吸着が，ZDDP反応膜の生成量に影響を及ぼすことを明らかにした．その内容を踏まえ，吸着特性が異なる三種のイオン液体に対してと，ZDDPとの併用効果を調査し，イオン液体の吸着特性によって，ZDDPとイオン液体が発現する摩擦・摩耗特性が変化することが分かった．また，上記の内容に加え，ZDDP単独油添加油中での反応機構に対して，粗さが影響を及ぼすことをナノスケール界面におけるその場観察より明らかにしている．上記の内容を昨年度の研究成果とする．
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(1 results)
Research Products
(10 results)
