2021 Fiscal Year Annual Research Report

Friction reduction mechanism by investigating liquid-solid interface

Research Project

Project/Area Number	18H03684
Research Institution	High Energy Accelerator Research Organization
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)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	酒井健一東京理科大学, 理工学部先端化学科, 准教授 (20453813) 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) 根本文也防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 助教 (50615672) 山田悟史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 (90425603)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords	界面活性剤 / 摩擦 / 潤滑 / トライボロジー / 中性子反射率
Outline of Annual Research Achievements	潤滑液に添加剤を加えると、固体表面に添加剤の柔らかい膜が形成されることで固体同士の直接接触が妨げられ摩擦が低減され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少なく、とりわけ分子の振る舞いについて調べた例は限られる。そこで本研究では、特に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、分子論的な実験事実に基づいた高潤滑機構の解明を行うことを目的としている。今年度は、昨年度に引き続き中性子反射率計に設置したコーンプレート型レオメータを用いて、界面活性剤溶液にずり流動を加えた際の粘性変化と固体界面近傍の凝集構造変化の同時測定を行った。非イオン界面活性剤に少量の陰イオン性界面活性剤を加えた水溶液を用い、ラメラ構造をとる条件下でずり速度を次第に増加させていくと、ある点から膜間距離が狭まっていく様子が観測された。その振る舞いを粘性の変化と比較することで、凝集構造の変化に伴ってずり流動化が生じていることが分かった。同様の条件下で二重円筒型レオメータを用いた中性子小角散乱測定を行った結果、バルク中の構造に顕著な変化は見られなかったため、この現象は固体界面近傍で特異的に生じるものであることが明らかになった。また、イオン性界面活性剤の濃度やずり速度の増加速度を変化させて系統的な実験を行い、粘性と構造変化の傾向を調べた。これにより、ラメラ構造の変化が、ずり流動を上げて行く早さに依存することが明らかになった。
Research Progress Status	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。