Development of an ultra-low friction sliding system with a composite hybrid structure of ion brushes and fine particles
| Project/Area Number |
23K22663
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| Project/Area Number (Other) |
22H01392 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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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 |
上條 利夫 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00588337)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 貴哉 沖縄工業高等専門学校, その他部局等, 校長 (30399258)
森永 隆志 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (30467435)
佐藤 勝彦 東北医科薬科大学, 薬学部, 准教授 (80400266)
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) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
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| Keywords | イオン液体 / 微粒子 / トライボロジー / 低摩擦 / イオンブラシ / 濃厚ポリマーブラシ / ポリマーブラシ |
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| Outline of Research at the Start |
これまで有機合成技術を駆使してイオンブラシを作製し，良溶媒となるイオン液体中で分子レベルに平滑なシリカ表面と組み合わせることによってマクロスケールで摩擦係数0.001オーダーの超低摩擦特性が発現することを初めて見出した本申請研究では，平滑対抗面に表面修飾したテクスチャリング材料のハイブリッド表面に同じく表面修飾した微粒子を組み合わせた複合ハイブリッド構造を用いた摩擦の能動制御と超低摩擦摺動システム創製を目指す。テクスチャ表面と微粒子の組み合わせの効果を明らかにし，微粒子を能動制御することよって，低摩擦・高耐久特性を自在に制御できる超低摩擦摺動システムの創製を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，平滑の対抗表面とイオンブラシを修飾したテクスチャリング材料のハイブリッド表面に，同じくイオンブラシを修飾した微粒子（ハイブリッド微粒子）を組み合わせた複合ハイブリッド構造を用いた摩擦の能動制御と超低摩擦摺動システム創製を目的としている。初年度では，イオンブラシを付与したテクスチャ基板（ハイブリッド表面）の作製とそのトライボロジー特性評価を中心に実施した。その結果，低摩擦特性が発現する適したPAA径があることが明らかになった。また，PAAに修飾するポリマーブラシ鎖長を増加させることによって，荷重耐久性や繰り返し耐久性の向上が見られる知見が得られた。現在，鎖長と耐久性の関係について詳細に調査している。複合ハイブリッド構造のもう一つのキーマテリアルとなる微粒子は，磁性によって潤滑剤中に分散している微粒子の存在箇所を制御できるようにすることが必須である。今年度は市販の磁性微粒子にイオンブラシを付与したハイブリッド磁性微粒子が作製できた。
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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
イオンブラシを付与したテクスチャ基板（ハイブリッド表面）に関する摩擦特性の知見が明らかになりつつあり，本研究のキーマテリアルとなるイオンブラシを付与した磁性微粒子が1種類作製できたため
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度で得られた結果より，イオンブラシを付与したテクスチャ基板に関する知見が集まりつつあるため，継続して各ポア径での摩擦特性を明らかにしていくことで，テクスチャ構造・非摩耗系におけるトライボロジー特性の系統的な理解をはかる。現在進めている耐久性の関係についても明らかにする。また，実用的に使用できる範囲を見定めるためにも高温から低温にて評価できる測定系の構築も進める。
市販品の磁性微粒子にイオンブラシを付与した材料を基盤材料として，磁性制御による摩擦特性の制御が可能かどうかを検証する。市販の磁性微粒の粒子径は限られているため，金属微粒子にシリカコートを施し，イオンブラシを付与する技術についても同時に進める。
磁性制御による摩擦制御が困難な場合の代替方法として，基板と微粒子のイオンブラシ同士（ポリマーコート）の吸着特性をコントールした磁性を必要としないベアリングシステムについての予備検討についても同時に進める。
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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
