2019 Fiscal Year Annual Research Report
マルチスケールシミュレーションとQCM実験の融合による添加剤含有潤滑現象の解明
| Project/Area Number |
17H03164
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
張 賀東 名古屋大学, 情報学研究科, 准教授 (80345925)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三矢 保永 公益財団法人名古屋産業科学研究所, 研究部, 上席研究員 (10200065)
内山 知実 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (90193911)
古賀 伸明 名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (80186650)
渡邉 崇 名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (40182927)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | トライボロジ－ / 分子シミュレーション / 境界潤滑 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
添加剤含有潤滑現象の解明を目指し，シミュレーションと実験の両面から下記の研究項目を実施した．
・ミュレーションでは，不飽和脂肪酸のオレイン酸の粗視化モデルを構築し，静的吸着に関する粗視化分子動力学（MD）シミュレーションを行い，飽和脂肪酸のステアリン酸の結果との比較により，添加剤の分子構造が吸着に及ぼす影響を明らかにした．また，量子力学計算の結果をトレーニングデータとする機械学習により高精度な反応力場を構築する手法を確立し，化学反応を表現可能なMDシミュレーションを実現した．マイクロスケールの流体シミュレーションについては，粒子法に加えて，計算コストがより低い弾性流体潤滑（EHL）理論の方程式を数値解析で解く方法を取り入れた．ただし，流入端前方の膜厚が不明のため，境界条件の設定が難しいという問題があった．そこで，粒子法の計算結果に基づいて流入端への液体供給量を設定するという新規なモデルを構築するとともに，流入端から流出端までの全計算領域にElrodキャビテーションアルゴリズムを適用することにより，境界条件の設定を可能とした．さらに，ナノすきまにおける粗視化MDシミュレーションから固体二面間に発生する表面力を求め，その力法則を表す解析式を導出した上で，接続関数を媒介にして，動圧力を記述するEHL理論に組み込むマルチスケール計算スキームを確立した．
・実験では，粗視化MDシミュレーションで得た知見を基に，潤滑油添加剤の一種である有機摩擦調整剤として，これまでに類例のないラジカルを含む環状構造末端をもつ分子C12TEMPOを新規に設計・合成し，その吸着特性を水晶振動子マイクロバランス（QCM）で評価した．ステアリン酸に比べると，C12TEMPOは吸着が速くまた吸着量が多いという優れた吸着特性を示すことを明らかにした．
|
| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
|
