2006 Fiscal Year Annual Research Report
カーボンナノチューブを中枢材料としたナノトライボロジーの研究
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16206019
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
大前 伸夫 神戸大学, 工学部, 教授 (60029345)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
保田 英洋 神戸大学, 工学部, 教授 (60210259)
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| Keywords | カーボンナノチューブ / ナノトライボロジー / オニオンライクカーボン / 原子間力顕微鏡 / 電子スピン共鳴 / ダングリングボンド |
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| Research Abstract |
前年度までの研究結果から、μN荷重下における林立カーボンナノチューブは、1を超える超高摩擦係数を示すことが明らかとなっている。本研究ではその高摩擦機構を解明するために、膜厚や密度の異なるカーボンナノチューブ膜を作製し、トライボロジー特性評価を行った。μN荷重下のトライボロジー特性は、カーボンナノチューブ膜最表面の微細なバンドル構造に強い依存性を示すことが明らかとなった。さらに、カーボンナノチューブ膜の密度が低下すると、摩擦相手材がカーボンナノチューブ膜中に埋没し摩擦運動が停止した.
一方、カーボンネットワークによる原子レベルのトライボロジー特性を検証するため、結晶中のダングリングボンドを検出する電子スピン共鳴による解析を導入した.これにより、球状の構造を有するオニオンライクカーボン及びC_<60>の擦過によるダングリングボンドの生成を検出し、原子レベルの摩擦特性はダングリングボンドの生成量と比例して増加することを認めた。したがって、カーボンネットワークの原子レベルの摩擦特性は、結晶中のダングリングボンドに強い依存性を示すことが明らかとなった。さらに、オニオンライクカーボン単体による摩擦特性を解析するために、超高真空内で稼働可能なUHV-AFMを用い、直径数nmのオニオンライクカーボン単体の摩擦力を検出した。オニオンライクカーボンは超高真空中で超低摩擦を示し、ナノスケールの固体潤滑材として応用できることが明らかとなった.
また、π-π^*結合による高い凝着力を誘発することが懸念されるカーボンネットワーク同士のトライボロジー評価のため、カーボンナノチューブと他の先進炭素材料とのナノトライボロジーの解析を行い、カーボンネットワークから構城されるグラファイト及びオニオンライクカーボンにおいて、清浄Si表面より高い凝着力が観測されるなど、π-π^*結合による強い相互作用を示唆する結果を得た.
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