2020 Fiscal Year Annual Research Report
Study of the energy dissipation in nano-sliding aiming at frictional control
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17K05054
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Research Institution | The University of Electro-Communications |
Principal Investigator |
鈴木 勝 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (20196869)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 成朗 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (40360862)
三浦 浩治 愛知教育大学, 教育学部, 特別教授 (50190583)
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Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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Keywords | ナノトライボロジー / 動摩擦 / エネルギー散逸 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究は,ナノすべり運動によるエネルギー散逸に注目し,動摩擦がいつ・どこで・どのように起こるかの詳細を明らかにして,摩擦制御の知見を得ようとするものである。具体的な研究対象として,分子運動と表面構造によるエネルギー散逸の制御を計画する。研究で利用するナノすべり運動によるエネルギー散逸測定は,申請者が開発した原子間力顕微鏡の探針と水晶マイクロバランスを組み合わせた実験装置(以下,AFM-QCM装置)を改良して使用する。令和2年度は,平成令和元年度に引き続きは以下の2つのテーマの研究を行った。 (1)金基板でのナノすべり運動でのエネルギー散逸の温度依存性について:熱運動がナノすべり運動でのエネルギー散逸に与える影響を明らかにするために、液体窒素温度から室温までのエネルギー散逸の温度変化が測定できる温度可変のAFM-QCM装置により測定を行い,すべり距離が格子間隔より大き条件で大きなエネルギー散逸の温度依存性が観測された。この振舞いはAFM探針の基板歩テンシャルのクリープ運動により説明できる。 (2)C60単結晶でのナノすべり運動でのエネルギー散逸の温度依存性について:C60単結晶中のC60分子はおよそ260 K付近で分子回転が変化する相転移を起こし、これにより表面分子の運動性が変化する。この相転移でのナノすべり運動でのエネルギー散逸を測定するための光てこ方式のAFM-QCM装置が作製した。測定の結果、相転移より高温では、ナノすべり距離がC60分子程度になるとき、探針による分子回転の効果と考えられる有効ばね定数とエネルギー散逸の異常が起こることが明らかになった。
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