| Project/Area Number |
22H00261
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
Todaka Yoshikazu 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50345956)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
椎原 良典 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90466855)
久保 淳 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (40760335)
光原 昌寿 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (10514218)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥42,640,000 (Direct Cost: ¥32,800,000、Indirect Cost: ¥9,840,000)
Fiscal Year 2024: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000)
Fiscal Year 2023: ¥14,560,000 (Direct Cost: ¥11,200,000、Indirect Cost: ¥3,360,000)
Fiscal Year 2022: ¥16,640,000 (Direct Cost: ¥12,800,000、Indirect Cost: ¥3,840,000)
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| Keywords | トライボロジー / 濡れ / 材料組織 / 格子欠陥 / 表面 |
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| Outline of Research at the Start |
工業製品のエネルギー損失の多くは摩擦・摩耗によるものであり，これを大幅に低減する学理と技術の確立が，カーボンニュートラル実現のための喫緊の課題である．研究代表者らは，最近，金属表面における潤滑油の濡れ性が摩擦・摩耗特性と強く相関しており，さらにその濡れ性が材料組織と深く関係するという，従来の常識にはない興味深い示唆を得た．本研究では，潤滑油中の摺動環境下での材料表面における濡れの挙動（ナノスケールの動的挙動）を制御するミクロ支配因子を特定する．また，その濡れの挙動に基づいて，サブマイクロ・マイクロスケールの摩擦と摩耗を制御するマクロ支配因子（吸着膜の剥離等）への影響を解明する．
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, the effects of the crystal structure and microstructure of various metals and alloys, as well as the type of additives and the presence of dissolved oxygen in lubricating oils, on the formation, stability, and delamination behavior of lubricant films were experimentally evaluated through friction and wear tests and surface analyses. These experimental insights were further supported by first-principles and molecular dynamics simulations, which revealed that grain boundary distribution and atomic-scale surface roughness significantly influence the adsorption behavior of lubricant molecules and the breakdown of the lubricant film. These findings provide a useful guideline for the design of material surfaces aimed at optimizing tribological performance.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
潤滑油膜の形成や破断は，摩擦や摩耗に直結し，機械要素の信頼性と効率性に大きく関わる重要な現象である．本研究では，金属・合金表面の組織制御が潤滑油分子のふるまいに及ぼす影響を実験的に示すとともに，その因果関係を原子・分子レベルで裏付けた．従来，経験的に語られてきた潤滑不良の要因を，材料組織や分子相互作用という視点から可視化・定量化することに成功し，界面現象の基礎的理解が深まった点で学術的意義が大きい．また，省エネルギー化や機械部品の長寿命化を実現するための潤滑設計に資する知見として，持続可能な社会やカーボンニュートラルの実現に貢献する技術基盤を提供する．
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