2018 Fiscal Year Annual Research Report
Friction reduction mechanism by investigating liquid-solid interface
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18H03684
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
瀬戸 秀紀 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (60216546)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遠藤 仁 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (40447313)
根本 文也 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特別助教 (50615672)
酒井 健一 東京理科大学, 理工学部先端化学科, 准教授 (20453813)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 界面活性剤 / 摩擦 / トライボロジー / 中性子散乱 / 潤滑 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
潤滑剤の性能を上げるためには添加剤を入れる、と言うことが通常行われている。これは、固体表面に添加剤の柔らかい膜が形成され固体同士の直接接触が妨げるられることによって摩擦を低減していると考えられている。しかしながらその描像を実験的に確認した実例は極めて少なく、経験論に基づいている部分が少なくない。本研究はその点に着目して、分子論的な実験事実に基づいた高潤滑機構の解明を行うことが目的である。とりわけ界面活性剤水溶液を潤滑液のモデル系として用い、固体表面における界面活性剤分子の秩序構造とずり応力下での運動状態を実験的に明らかにすることで、分子論的立場から摩擦が低減される要因を明らかにすることをめざす。
今年度は主に、界面活性剤の性質（イオン性、親水・疎水性バランス）および濃度や固体表面の親水性を変化させた際の摩擦係数変化をトライボメーターにより調べた。その結果、固体表面が親水性の場合と疎水性の場合で、非イオン性の界面活性剤水溶液を添加した際に純水と比較した摩擦係数変化の様相が異なることが分かった。それに加えて、親水性の固体表面の摩擦係数が界面活性剤の種類によって大きく異なることが確認された。また、コーンプレート型のレオメータを中性子反射率計に設置して、ずり流動下における界面活性剤の表面吸着構造の変化を調べる実験を行った。詳細な実験は次年度以降に実施する予定である。
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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
レオメーターを購入してJ-PARC MLFの中性子反射率計SOFIAに設置し、テスト実験を行った。また界面活性剤系の種類と固体表面の状態を変化させながら摩擦係数の測定を行った。これにより中性子反射率計を用いた実験の準備が整った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の実験結果をもとに、固体と界面活性剤の性質を系統的に変化させて摩擦係数の変化を調べる。具体的には、固体基板を表面処理することで親水性の程度を段階的に変化させるとともに、イオン性や親水基の大きさが異なる多種類の界面活性剤を用い、その性質が潤滑作用に与える影響を明確にする。また、中性子反射率計を用いて固体表面における界面活性剤分子の吸着構造とずり流動場における構造変化を測定する。これらの実験結果から、分子の構造と潤滑作用との関連性を明らかにする。
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