2003 Fiscal Year Annual Research Report
透過電子顕微鏡による高分子ナノコンポジットのトライボロジー解析
Project/Area Number |
14350492
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Research Institution | Gunma University |
Principal Investigator |
甲本 忠史 群馬大学, 工学部, 教授 (00016643)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久米原 宏之 群馬大学, 工学部, 教授 (60008521)
山延 健 群馬大学, 工学部, 助教授 (40183983)
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Keywords | 透過電子顕微鏡 / ナノコンポジット / トライボロジー / 高分子 |
Research Abstract |
高分子ナノコンポジットのトライボロジーに関する研究は、また、非常に少ないのが実情である。本研究では、新規なトライボロジー特性が期待される高分子ナノコンポジットを調製し、その微細構造を調べるとともに、通常の摩擦試験機によるマクロなトライボロジー試験と原子間力顕微鏡(AFM)によるナノトライボロジー試験を行い、その摩擦表面の構造解析を透過電子顕微鏡(TEM)を用いて行い、高分子ナノコンポジットの構造およびそのトライボロジー挙動との関係を解明し、トライボマテリアルとしての高分子ナノコンポジットの開発のための基礎となる研究を行うことを目的とした。 この目的に沿って、まず、フェノール樹脂(PR)とカーボンナノチューブ(CNT)とのコンポジットの調製を行った。フェノール樹脂オリゴマーを合成し、これに多層カーボンナノチューブを所定量添加し、第二段の重合を行い、同時に縮合水を蒸発により除去した。次いで、これを冷却して固化、粉砕、混合によりCNTの更なる分散を行った後、熱プレスにより溶融し、架橋反応を進め、熱硬化したPR/CNTナノコンポジットシートを作製した。超薄切片法によるTEM観察から、フェノール樹脂オリゴマーの粘性がCNTの分散性を高めることが明らかになった。トライボロジー試験では、摩擦係数はCNT含量とともに減少したが、摩耗痕の幅から推定した摩耗量は、CNT含量が高いほど多く、CNTがフェノール樹脂硬化物の強度を低下させていることが推察され、摩擦表面の電子顕微鏡観察からも、ナノコンポジットの微細構造がトライボロジー挙動と密接に関係していることが明らかになった。 また、熱可塑性高分子とCNTとのナノコンポジットのトライボロジー挙動を検討するために、メチルメタクリレート(MMA)モノマーとCNTの混合系においてMMAを重合して得た重合ナノコンポジットとポリメチルメタクレート(PMMA)とCNTの溶液キャストナノコンポジットを調製した。これらのトライボロジー特性においては、PMMAの分子量効果を見出すことができた。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] T.Komoto, T.Yamanobe: "Control of Tribological Properties with a Series of Random Copolymers"Langmuir. 18(7). 2949-2951 (2002)
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[Publications] T.Komoto, T.Yamanobe: "Morphology of Melt-crystallized Syndiotactic Polypropylene"J.Electron Microsc.. 51(3). 157-166 (2002)
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[Publications] T.Komoto, T.Yamanobe: "Morphology of Drawn Syndiotactic Polypropylene"J.Mol.Struct.. 610. 133-142 (2002)
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[Publications] T.Komoto: "A TEM Study of Melt-crystallized Poly(butuylene terephthalate)"J.Electron Microsc.. 51(1). 11-19 (2002)
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[Publications] 久米原宏之: "ハイポイドギヤのソリッドモデルと有限要素解析"精密工学会誌. 68(3). 446-450 (2002)
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[Publications] 久米原宏之: "ウェーブレット手法を用いた転がり軸受の故障診断法 第1報"日本機械学会論文集 (C編). 69(687). 2957-2962 (2003)