2017 Fiscal Year Research-status Report
高速in situ観察・AE計測によるブレーキ摩擦材料のトライボロジー特性評価
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16K18003
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| Research Institution | Saitama Institute of Technology |
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Principal Investigator |
長谷 亜蘭 埼玉工業大学, 工学部, 講師 (10552953)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | トライボロジー / アコースティックエミッション / ブレーキパッド / 可視化 / in situ観察 / 摩擦特性 / 摩耗特性 / 潤滑 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，摩擦界面で実際に何が起こっているかを可視化（in situ観察：その場観察）し，同時にアコースティックエミッション（AE：材料の変形・破壊時に生じる弾性応力波）信号を計測することで，複雑なブレーキ摩擦材料のトライボロジー現象を解明し，その特性を定量的に評価する技術を確立させることを目的としている．人為的に特性の違いを持たせたブレーキパッド単純配合材（実用されているパッド材料から主成分のみを残したシンプルな材料）を用いて摩擦実験を実施し，各トライボロジー特性で発現するAE信号波形の特徴（振幅値や周波数スペクトルなど）を明らかにし，ブレーキ摩擦材料の摩擦特性（摩擦係数への温度や水の影響など）や摩耗特性（表面粗さや摩耗量など）との定量的な対応関係を見いだす．
平成29年度は，昨年度に構築（改良）したin situ観察・AE計測実験装置を用いて，実機に近い環境を想定した水や固体潤滑剤の影響を可視化する実験を遂行した．その結果，水や固体潤滑剤が摩擦界面に介在した場合のブレーキパッド表層部で起こる変形・破壊過程を可視化することができた．この摩擦界面の潤滑状態によって，ブレーキパッド材料表層部の硬質粒子や金属繊維などの摩擦特性が変化し，AE信号振幅値の変化にもその違いが現れることがわかった．さらに，実機を想定した長摩擦距離での摩擦実験では，ブレーキパッド材種に関係なく，AE平均値と摩擦力の間に相関が得られ，AE計測によるブレーキパッド材料の摩擦特性評価の可能性を提示できた．
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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
平成28～30年度の計画として掲げている「計画2) 現象解明のための高速in situ観察・AE計測実験」は順調に進められており，平成29～30年度の計画として掲げている「計画3) 摩擦条件変化の影響を調査」および「計画4) 実機を想定した長摩擦距離での高速in situ観察・AE計測実験」にも着手することができた．また，最終年度の計画へと円滑に移行できるよう，高温環境下での実験準備や再現性の確認など併せて進めており，当初の計画を概ね順調に進展できている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の推進方策として，最終年度の目標である「計画5) AE信号-トライボロジー特性マップの作成・検討」に向けて，これまでに得られた結果を系統的に整理するとともに，不足データ等の追加実験を実施する．また，まだ実施できていない摩擦面温度の違いによるトライボロジー現象変化およびAE信号への影響についての調査を行う．さらに，昨年に引き続き，運動解析ソフトウェアやシミュレーションソフトウェアを用いて，配合材（硬質粒子や金属繊維など）の運動状態を詳細に解析し，各現象をモデル化してAE発生メカニズムの理論的な考察を進めていく．
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| Causes of Carryover |
（理由）
28年度内に作成予定であった研究広報用チラシ・ポスターの作成・印刷を再度先送りしたため，次年度への繰り越しとした．また，論文投稿が次年度の予定となるため，それに掛かる費用も次年度への繰り越しとした．
（使用計画）
次年度に参加する展示会等で広報用チラシ・ポスターを配布できるように作製・印刷を計画している．また，次年度前半に研究成果を論文投稿する計画で進めていく．
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| Remarks |
埼玉工業大学 長谷研究室（マイクロ・ナノ工学研究室）ホームページ
https://www.sit.ac.jp/user/alan_hase/
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