Emergence of superlubricity through atomic-scale cross-talk between mechanics and chemistry and development of its theoretical framework

• Project/Area Number: 25K01146
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 18040:Machine elements and tribology-related; Basic Section 18030:Design engineering-related; Sections That Are Subject to Joint Review: Basic Section18030:Design engineering-related , Basic Section18040:Machine elements and tribology-related
• Research Institution: Osaka Metropolitan University
• Principal Investigator: 桑原 卓哉 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 講師 (10851917)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 魁星 東京理科大学, 工学部機械工学科, 助教 (70979369)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,330,000 (Direct Cost: ¥14,100,000、Indirect Cost: ¥4,230,000); Fiscal Year 2027: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2026: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000); Fiscal Year 2025: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
• Keywords: 超潤滑 / メカノケミストリー / 量子化学計算 / 分子動力学計算 / イオン液体

Outline of Research at the Start

境界潤滑における摩擦特性は，真実接触点ナノスケール領域における局所接触・せん断応力，潤滑油の表面化学反応，形成される表面構造に依存する．しかし，真実接触点に関する知見の欠如故に，化学反応や表面構造を温度・荷重等のマクロな因子により制御する試みは皆無であった．本研究では，量子化学/分子動力学計算と原子間力顕微鏡によるナノスケール摩擦試験を融合し，マクロな因子－真実接触点における局所接触・せん断応力－表面化学反応－表面構造の相関を解明することで，超潤滑を制御するための指針の確立を目指す．数理モデルの構築を通じてトライボケミストリーの学理を発展させ，原理・原則に基づく摩擦界面設計を実現する．