2017 Fiscal Year Research-status Report
Extension of tribological functions using shape tunable wrinkles
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17K18862
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
大園 拓哉 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (40344030)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺岡 啓 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (00357542)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | トライボロジー / 摩擦 / 付着 / ゴム複合体 / 織布 / 粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題の最終目的は、摩擦界面の一方の表面上に凹凸構造を可逆的に発生させることで、摩擦力を大きくかつ必要な時に変化させる、という新しい技術拡張のコンセプトの実証である。第1目標として、この可逆的変形が可能な凹凸構造である自己組織化シワ構造表面を活用し、この可変構造において摩擦設計の指標である、荷重や相手材の性質が、一般的にどのように影響するのかを科学的に解明する。また第2目標は、人間が握るグリップ等への具体応用を想定し、特にシワ構造と特に手指を意識した柔軟物質や樹脂等とのグリップ特性に対する凹凸構造変化の影響を調査・解明し、摩擦制御機能の拡張性を示すことである。
初年度である平成29年度は、以下の2項目について研究を行い、成果を得た。
（１）これまでに開発していた織布をゴム表面に埋め込んで作製した摩擦可変な表面部材について、その荷重が大きい場合の摩擦挙動が不明であったため、詳細に調査した。その結果、凹凸構造のあるシワ状態では、低荷重ではガラス表面との摩擦係数が０．１から０，３と低いのに対し、高荷重になると１近くにまで増える挙動を確認した。この原因は、凹凸構造が垂直荷重により潰されて平坦になり、接触面積が増加することによることを示した。この挙動は、摩擦係数が荷重に大きく依存する新しい機能として、ゴム部材の摩擦機能を拡張できるものである。
（２）これまで開発していたものから発展させ、ゴムと硬い微粒子を組み合わせて作製した、新しい表面形状可変部材を提案し、その形状変化により付着力を制御できることを見出した。微粒子をゴム表面に埋め込んだだけの構造であり作製が簡単であり、部材に延伸ひずみを加えるだけで、凹凸が可逆的に発生する。この系は、これまでの開発した織布とゴムの複合材と合わせて、ゴム部材のトライボロジー機能を拡張できる新しい部材として期待できる。
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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
研究開始時に予定していた、これまでに作成していたシワ構造の摩擦機能の評価（荷重依存性）を行い、上述のように成果を得た。また、新しい可変なシワ構造を生み出せる系を、当初は予期していなかったが、新たに発見し、その付着力の制御性を確認できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
開発中の部材では、これまでの部材になかった新しい機能である「部材自体の摩擦機能を変化させる」ことができるため、この新機能を活用し、これまでの部材表面の機能を拡張することで、新たな産業応用展開を見込んでいる。そのため、今後も、実用化を視野に入れて、実際の活用シーンを反映した摩擦機能の評価を継続するとともに、その部材の作製法についても着目し、最適化を図っていく予定である。
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Research Products
(3 results)
