2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K14149
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
柳沢 雅広 早稲田大学, ナノ・ライフ創新研究機構, 上級研究員 (20421224)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 表面・界面 / プラズモニクス / 表面増強ラマン散乱 / トライボロジー / 接触 / 埋もれた界面 / 分光分析 / 炭素材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、トライボロジー現象（摩擦・摩耗・潤滑）を摺動時の"機械的な挙動と化学構造の変化を同時にその場観察"することにより、"接触界面から界面直下の領域の応力と物質の動的挙動をナノスケールで明らかにする"ことを目的とする。新手法はラマン散乱光を数桁増強する球面の透明摺動子を試料表面で摺動させ摺動子背面から励起光を接触点に照射し、界面近傍から散乱する増強ラマン光により界面の化学的構造および温度の同時測定を行うとともに、摩擦力、荷重、および摺動子跳躍などの機械的挙動を精密に同時測定する。空間分解能は面内方向50nm,深さ方向0.1nmで測定が可能であり、1ms(1KHz)までの高速測定が可能である。例えば摺動に伴うダイヤモンド状炭素や各種潤滑油の化学構造と機械的特性の関係を動的かつナノスケールで明らかにする。今年度は、１０N以上での大荷重摺動装置とラマン分光機と組み合わせてDLC膜の化学構造が摺動中に欠陥を反映するDピーク強度が増加することが分かった。また鋼材に塗布した硫黄系極圧添加剤（DTDDS）の摺動中の化学構造変化の測定に成功した。DTDDSは鋼材表面と反応して反応膜を形成して摩擦力が安定すること、また反応膜が形成されている間は摩擦力が安定し、反応膜が消失する時に摩擦力の変動が大きくなることを確認した。また偏光ラマン測定によりDTDDSのジスルフィドが鋼材表面の摺動方向に配向していることが分かった。また高速CCDモニターと組み合わせて摺動中の摺動子の変動画像とラマンスペクトルの同時観察に成功した。これによりトライボロジー界面での現象の精密観察が可能となった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今回開発した、大荷重摺動装置とラマン分光装置を組み合わせた装置は、摺動中におけるDLC膜の化学構造変化や鋼材表面の潤滑油中の極圧添加剤の化学構造変化などトライボロジー動的界面のオペランド（実動下）測定に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は開発した装置をさらに活用し、ゴム材などの高分子材料やさまざまな極圧潤滑剤やDLC膜などのオペランド観察、接触界面の測定など摩擦、摩耗状態での化学構造変化を精密観察しトライボロジーのメカニズムの解明に挑戦する。
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