表面構造の非定常性とマルチスケール性にもとづく潤滑破綻機構の解明と応用技術

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16360080
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 杉村 丈一 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (20187660)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高田 保之 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (70171444) ; 田中 宏昌 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (80264076)
• Keywords: トライボロイジー / 表面粗さ / 表面損傷 / 流体工学 / 確率モデル

Research Abstract

本研究は,表面粗さ構造の非定常性とミクロからナノにわたるマルチスケール性に着目し,潤滑膜の局所的破断が巨視的な潤滑不良に発展する過程を実験・理論両面から検討し,混合潤滑における潤滑破綻の機構を解明することを目的としている.昨年度に引き続き,超薄膜光干渉EHL膜測定装置による潤滑下の摩耗と潤滑状態の変化の追跡,及び表面構造の非定常性・マルチスケール性の記述に関する検討を行うとともに,ナノ表面粗さの作成,及び雰囲気気体の影響を検討するための実験装置の改良について検討を行った.ガラス円板-ガラス球面間の点接触滑りEHL膜の高速ビデオカメラによる観察においては,薄膜混合潤滑状態での摩擦面の摩耗の進行,及び摩耗によって生じた表面凹凸に起因するマイクロキャビティーの発生から,ナノメートルオーダーの局所的油膜において流体潤滑効果が現出していることを確認した.表面の作成においては,スパッタ法において従来の酸化珪素だけでなく酸化チタンのコーティング膜についてスパッタ条件と表面粗さの関係を調べた.また,フォトエッチングにより微細テクスチャー表面の作成を行った.一方,鉱油及び合成潤滑油への各種気体の溶解度を測定した.表面構造の記述においては,種々の表面トポグラフィーについて,二次元のウェーブレット変換係数から,凹凸のサイズと配置を捉えるパラメータとして高次モーメントや間欠性指標を求めるともに,局所的圧力変動と凸部後流,ないしは凹部内のマイクロキャビティー発生と流体膜形成の単純化したパターンについて,流体力学解析を試みた.しかし,表面形状の変化に起因した潤滑油枯渇の非定常流体潤滑モデル構築にはいたっていない.