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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Research on lubricating mechanism of halogen-free ionic liquids against several sliding surface

Research Project

Project/Area Number 15J05958
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

川田 将平  東京理科大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Keywordsトライボロジー / イオン液体 / 新生面 / 熱安定性 / 飛行時間型二次イオン質量分析
Outline of Annual Research Achievements

2016年度は,昨年度に引き続き,良好な潤滑特性を示すシアノ系イオン液体の分子構造の模索を行った.また,様々な分析装置を用いることによりメカニズムを調査し,イオン液体の構造指針を得た.
比較的良好な潤滑特性を示すシアノ系イオン液体は,どのような物質が摩擦低減効果を発現しているのか調査するために,飛行時間型二次イオン質量分析法を用いて表面分析を行った.その結果,アニオンの摩擦表面への吸着が潤滑特性に大きな影響を与えていると示唆された.また,カチオンが摩擦表面にほとんど存在していないことから,カチオンが摩擦試験中にどのような挙動を示すか調べた結果,摩擦表面で分解してガスとして検出されることがわかった.これらの結果から,摩擦によりイオン液体のカチオンとアニオンの結合が切れて,アニオンが摩擦表面に吸着し,カチオンがガス化すると推測できる.このように結合の切れやすさが潤滑特性に影響していると考えられることから,熱安定性の試験を行った.その結果,潤滑特性の悪かったイオン液体の安定性が高く,イオン間の結合力が強かった.したがって,新しいシアノ系イオン液体の設計指針としては,潤滑特性の良いアニオンを選択し,対となるカチオンを変更することによりイオン間の結合力をコントロールすればよいと考えられる.
また,イオン液体の分解は摩擦新生面が触媒として作用することにより引き起こされると考えられている.つまり,摩擦材料の触媒性が非常に重要な要素となる.よって摩擦材料を変更した場合の潤滑特性を調査した.その結果すべての材料において,イオン液体の結合力と潤滑特性の相関が得られた.
2016年度の研究でシアノ系イオン液体のアニオンが摩擦表面に吸着し,摩擦低減を発現することがわかった.2017年度では,摩擦面に電荷を与え,吸着するイオン種を選択し,能動的に潤滑制御する新しいシステムを構築する予定である.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

シアノ系イオン液体の構造と潤滑特性の相関を得ることができ,材料種による影響もほぼ体系化できた.
しかし,エンジニアリングとして現状では産業界への新しいインパクトがやや不足している.
当初の計画通り,摩擦表面に電荷を与え,摩擦特性を能動的に制御することにより,産業面で貢献できる結果を得る必要がある.

Strategy for Future Research Activity

現状,予定通りに進捗しており,当初の計画通り研究を行う予定である.
2017年度の研究は機械工学に留まらず,電気化学,物理化学などの分野の知識が必要であり,多くの分野での研究発表を予定している.
また,優れた研究をしていることを国外にも証明する必要があるため,国際学会も多く出席する予定である.

  • Research Products

    (9 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Tribochemical Reaction of Ionic Liquids as Lubricants on Steel Sliding Surfaces2017

    • Author(s)
      Shouhei Kawada, Yusuke Ichise, Seiya Watanabe, Chiharu Tadokoro, Shinya Sasaki
    • Journal Title

      Surfactans in Tribology Volume 5

      Volume: 5 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] シアノ系アニオンを有するイオン液体の摩擦特性および摩擦分解挙動2016

    • Author(s)
      川田 将平,渡部 誠也,佐々木 信也
    • Organizer
      第36回表面科学学術講演大会
    • Place of Presentation
      愛知
    • Year and Date
      2016-11-29 – 2016-12-01
  • [Presentation] イオン液体の潤滑剤適用への取り組み2016

    • Author(s)
      川田 将平,渡部 誠也,佐々木 信也
    • Organizer
      サステイナブルトライボロジー会議2016奄美大島
    • Place of Presentation
      奄美大島
    • Year and Date
      2016-10-31 – 2016-11-02
  • [Presentation] イオン液体の潤滑特性および摩擦面での反応について2016

    • Author(s)
      川田 将平,渡部 誠也,佐々木 信也
    • Organizer
      第7回イオン液体討論会
    • Place of Presentation
      金沢
    • Year and Date
      2016-10-24 – 2016-10-25
  • [Presentation] ta-C膜に対するシアノ系イオン液体の潤滑メカニズム2016

    • Author(s)
      川田 将平,渡部 誠也,佐々木 信也
    • Organizer
      トライボロジー会議 2016 秋 新潟
    • Place of Presentation
      新潟
    • Year and Date
      2016-10-12 – 2016-10-14
  • [Presentation] Effect of Sliding Materials on Lubricity of Halogen-free Ionic Liquids2016

    • Author(s)
      Shouhei Kawada, Seiya Watanabe, Chiharu Tadokoro, and Shinya Sasaki
    • Organizer
      APCFS 2016
    • Place of Presentation
      富山
    • Year and Date
      2016-09-19 – 2016-09-21
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Relationship between tribo-decomposition and friction property of cyano-based ionic liquids2016

    • Author(s)
      Shouhei Kawada, Seiya Watanabe, Shinya Sasaki
    • Organizer
      7th Australian Symposium on Ionic Liquids
    • Place of Presentation
      Newcastle, Australia
    • Year and Date
      2016-05-23 – 2016-05-26
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 非フッ素系無機酸を有するイオン液体の摩擦分解および摩擦特性の評価2016

    • Author(s)
      川田 将平,渡部 誠也,佐々木 信也
    • Organizer
      第16回 日本機械学会 機素潤滑設計部門講演会
    • Place of Presentation
      福井
    • Year and Date
      2016-04-18 – 2016-04-19
  • [Remarks] 東京理科大学 佐々木研究室

    • URL

      http://www.rs.tus.ac.jp/tribolab/index.html

URL: 

Published: 2018-01-16  

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