2018 Fiscal Year Annual Research Report
Industrial application of friction fade-out and clarification of its mechanism
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16H02308
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
加藤 孝久 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (60152716)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鷲津 仁志 兵庫県立大学, シミュレーション学研究科, 教授 (00394883)
川口 雅弘 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第二部表面・化学技術グループ, 上席研究員 (40463054)
徳田 祐樹 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第二部表面・化学技術グループ, 副主任研究員 (30633515)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | トライボロジー / 超低摩擦 / ダイヤモンドライクカーボン / ジルコニア / 脱水素反応 / 脱水反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は「(1) 摩擦フェイドアウト（Friction fade-out, FFO）の長時間安定発生、(2)水素含有量の少ない混合ガス下でのFFO発生、(3)FFOメカニズム解明、に焦点を絞って研究・開発を行い、実用化に目処をつける。」ことである。FFOの実用化のために、(1)に関しては、昨年度の報告で述べたように長時間の安定したFFOを実現させることに成功した。最長で、水素ボンベが満杯から空になるまでの18時間のFFOの持続に成功した。また、(2)に関しては、水素含有量が１％以下の窒素/水素混合ガスにおいてFFOの発生に成功した。(3)に関しては、ジルコニアの触媒作用によって炭化水素ガスが発生し、これが静圧軸受作用をすることにより、摩擦係数が0.0001レベルまで低下するのではないかという仮設を立てた。
FFO発現のメカニズムはトライボフィルム生成にあると考え、30年度はトライボフィルムの生成メカニズムを中心に研究を行った。そして、以下の結論を得た。①エタノール・水分を添加した水素摩擦雰囲気において軽荷重下でトライボフィルムを形成する(DLCの移着、摩擦雰囲気に添加したエタノール由来) 。 ②ZrO2の脱水作用により摩擦雰囲気に添加したエタノールの一部はエーテル・オレフィンに変化し(この場合にはジエチルエーテル、エチレン)、ポリマー化する。 ③ZrO2の脱水素化作用によりsp結合が多いトライボフィルムを形成する（高い荷重を支える硬質膜を形成）。 ④高荷重下で摩擦雰囲気のエタノール・水分を減少させるとトライボフィルムを形成する吸着物質（エタノール・水分）が減少する。 ⑤トライボフィルムの極表面が活性水素（ZrO2の解離吸着で発生）により揮発性炭化水素に変化（sp2結合やsp3結合が多い軟質膜を形成）、一部はガスとして脱離する。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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