2017 Fiscal Year Research-status Report

Application of various innovative and inexpensive wood-based metal nanoparticles as a lubricant additive

Research Project

Project/Area Number	17K18856
Research Institution	University of Hyogo
Principal Investigator	木之下博兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (50362760)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	大宮祐也岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (40717203)
Project Period (FY)	2017-06-30 – 2019-03-31
Keywords	トライボロジー / バイオマス / 金属ナノ粒子 / 添加剤 / 摩擦 / 摩耗
Outline of Annual Research Achievements	ナノ材料は高価格であり，工業的な応用に関しては，その高価格がネックになって進んでいない。我々は木材を鋳型として，様々な種類の金属ナノ粒子を低価格で合成する技術を有している。本研究ではその応用として，各種金属ナノ粒子を合成し，潤滑油に添加して摩擦実験を行い，潤滑油添加剤としての可能性を明らかにする．さらに他添加剤との併用効果についても研究する。本年度は以下の結果が得らえた。（１）木材を鋳型として，酸化鉄ナノ粒子，酸化銅ナノ粒子の合成を行った。その後に余分なカーボン材料を除去している。木材に含侵する金属塩水溶液の濃度を増加させた方が、粒形の揃った金属ナノ粒子が合成できることが明らかとなった。ただ、昇温温度、最高加熱温度も粒径に影響を及ぼすことが認められた。（２）ポリアルファオレフィン(PAO4)に合成した金属ナノ粒子を分散した。そのままでは分散しないが，研究の結果，超音波ホモジナイザーで数十分処理すると，分散が可能となった。ただ、一晩おくと沈殿してしまうのが問題として残されている。（３）酸化鉄ナノ粒子をPAO4に分散した潤滑油を用いて油温120℃で往復摺動摩擦試験を行った。何も添加していないPAO4では，摩擦初期から徐々に摩擦力が低下し，10000回程度の摩擦で最低値となり，摩擦力が安定した。それに対して，酸化鉄ナノ粒子を添加したものは，摺動早期に摩擦力が低下し，摩擦力が安定した。ただ、摩擦が安定した時の摩擦係数は両者で差がなかった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 現在まで，金属ナノ粒子の合成，潤滑油への分散方法の検討，摩擦実験ともに上記の結果を得ており計画通り進んでいる。
Strategy for Future Research Activity	上記のように研究は計画通りに進んでいる。ただ当初から予想していたように，潤滑油の分散において金属ナノ粒子の沈殿が生じる。これは金属ナノ粒子の密度がはるかに分散させる潤滑油よりも大きいためである。摩擦時には潤滑油が撹拌されるのでその影響は小さいと思われるが，実用段階で問題となる可能性がある。そのため，分散性を向上させるために，アルキル基付加などの分散処理を行うことも計画に含める。また計画通り，鉄，銅以外の他金属によるナノ粒子合成と，それらの潤滑油への分散，摩擦実験を行う。さらに計画通り，他添加剤との併用効果についても研究を行う。
Causes of Carryover	予定していた実験装置の選定に手間取り、物品費の使用計画に齟齬が生じたため。ただ、測定を依頼するなどして研究の進展に遅れはない。翌年度は購入実験装置を早期に決定する。