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2009 Fiscal Year Annual Research Report

中性子反射率法による物質/潤滑剤固液界面のナノ構造解析

Research Project

Project/Area Number 20360080
Research InstitutionDoshisha University

Principal Investigator

松岡 敬  Doshisha University, 理工学部, 教授 (80173813)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 平山 朋子  同志社大学, 理工学部, 准教授 (00340505)
Keywords中性子散乱法 / 固液界面 / ナノ構造解析 / トライボロジー / 反射率計 / 潤滑剤
Research Abstract

潤滑しゅう動条件下において,しゅう動表面と潤滑剤の「相性」はその摩擦特性に極めて大きな影響を及ぼす.ここで言う「相性」とは,表面の濡れ性,潤滑剤の表面吸着性等を指す.しゅう動面の表面エネルギーを変化させることにより潤滑特性の向上が見込めるため,表面と潤滑剤の相性に関する研究は数多くなされている.しかしながら,物質/潤滑剤界面の状態を微視的に観察した研究はその重要性に反して極めて少なく,中でも,固体表面を潤滑剤に浸漬した状態で直接観察を行った例は見当たらない.そこで本研究では,中性子反射率法を用い,物質/潤滑剤界面の構造解析を行うこととした.はじめに,超平滑なシリコンブロック上に真空蒸着によって数十nmの金属被膜を蒸着した.得られた試料に対して,(1)大気中,(2)ベースオイル(ポリアルファオレフィン)中,(3)ベースオイルに添加剤を混入したもの,の3条件で中性子反射率分析を行った.その結果,(1)と(2)ではプロファイルに変化がなかったが,(3)の場合においては干渉縞の間隔が狭まった.そのデータに対してパラット理論に基づいたフィッティング解析を行ったところ,添加剤を入れた(3)の場合のみ,表面に2~3nmの厚みの層が形成されていることが分かった.これは,添加剤吸着層によって形成された層と考えられる.なお,同様の条件下で摩擦試験を行ったところ,添加剤の混入により,摩擦係数が大幅に下がることが確認できた.これら一連の結果より,添加剤によって形成される吸着層の厚みは数ナノであるが,それらが潤滑下での摩擦特性に大きく影響を及ぼしていることが分かった.

  • Research Products

    (10 results)

All 2010 2009 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Neutron Reflectometry for Observation of Machined Surface Roughness2009

    • Author(s)
      Kazuko Inoue, Tomoko Hirayama, Tomoki Uno, Toru Ebisaswa, Kazuaki Ikeda, Hisayoshi Honda, Hirohiko Shimizu
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 48,12

      Pages: 126504:01-12

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 中性子反射率法による潤滑摩擦面の吸着層解析とトライボロジー特性との関連性【解説】2009

    • Author(s)
      平山朋子
    • Journal Title

      検査技術 14,12

      Pages: 30-36

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 中性子反射率法による金属/潤滑油界面の構造解析とトライボロジー特性との関係2010

    • Author(s)
      平山朋子
    • Organizer
      日本鉄鋼協会「新世代中性子源を利用した鉄鋼元素機能の解明」研究会
    • Place of Presentation
      筑波大学(つくば)
    • Year and Date
      2010-03-30
  • [Presentation] 機械工学における固液界面の分析事例と将来展望2010

    • Author(s)
      平山朋子
    • Organizer
      第57回応用物理学会「X線による埋もれた固液界面の精密科学の可能性」シンポジウム
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス(平塚)
    • Year and Date
      2010-03-18
  • [Presentation] Density of Lubricants near DLC Film Surface Having Different Wettability Measured by Neutron Reflectometry2009

    • Author(s)
      Takashi Torii, Takashi Kashihara, Tomoko Hirayama, Takashi Torii, Takashi Matsuoka, Kazuko Inoue, Dai Yamazaki, Masahiro Hino
    • Organizer
      World Tribology Congress 2009
    • Place of Presentation
      Kyoto International Conference Center, Kyoto
    • Year and Date
      2009-09-06
  • [Presentation] Structural Analysis of Solid-Liquid Interface Using Neutron Reflectometry2009

    • Author(s)
      Tomoko Hirayama, Takashi Torii, Takashi Matsuoka, Kazuko Inoue, Masahiro Hino, Naoya Torikai, Dai Yamazaki
    • Organizer
      Tribochemistry 2009
    • Place of Presentation
      Doshisha University, Kyoto
    • Year and Date
      2009-09-02
  • [Presentation] 中性子反射率法によるトライボロジー研究の近況2009

    • Author(s)
      平山朋子
    • Organizer
      拡大IRT研究会小角・反射率分科会
    • Place of Presentation
      東海波紋施設山田ホール(那珂郡東海村)
    • Year and Date
      2009-08-05
  • [Presentation] 中性子反射率法による表面/潤滑油界面の構造解析とそのトライボロジー特性2009

    • Author(s)
      平山朋子
    • Organizer
      埋もれた界面のX線・中性子解析に関するワークショップ2009
    • Place of Presentation
      筑波大学東京キャンパス(東京)
    • Year and Date
      2009-07-14
  • [Presentation] Thickness of Additive Layer on Metal Surfaces Measured by Neutron Reflectometry and Its Effect to Tribological Properties2009

    • Author(s)
      Takashi Torii, Takashi Kashihara, Tomoko Hirayama, Takashi Torii, Takashi Matsuoka, Kazuko Inoue, Dai Yamazaki, Masahiro Hino
    • Organizer
      ICMDT2009
    • Place of Presentation
      Ramada Plaza Jeju Hotel, Jeju
    • Year and Date
      2009-06-26
  • [Remarks]

    • URL

      http://www1.doshisha.ac.jp/~tribolab/

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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