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2011 Fiscal Year Annual Research Report

結晶表面ナノ・ミクロ構造変化とバルク物性

Research Project

Project/Area Number 20510097
Research InstitutionChuo University

Principal Investigator

新藤 斎  中央大学, 理工学部, 教授 (90245986)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 二木 かおり  , 助教 (10548100)
Keywords結晶力学 / 摩擦・摩耗 / 塑性変形 / 滑り / 結晶のモルフォロジー / カルサイト / マグネサイト / 原子間力顕微鏡
Research Abstract

研究課題として、1.結晶表面の機械的変形、及び2.液相を経由する表面構造変化の二つを設定している。
課題1.については、格子基底面間の距離がわずかに異なるカルサイトとマグネサイトの二つの三方晶結晶で何故摩擦特性や塑性変形特性が大きく異なるかを単純な力学モデルで説明できた。国際会議での討論を経て、結果を2編の論文にまとめた。この中で、表面にかける荷重の増大にともない、特定の閾値を超えたときに結晶面間の滑り、さらに劈開が起こり、摩擦・摩耗特性が変化する理由を明らかにした。これにより、研究開始当初より目指してきたナノスケール~ミリメートルスケールでの摩擦現象を一貫して説明することに成功した。立方晶のフッ化カルシウム結晶については三つの低指数表面での荷重による変形、摩擦の強弱を比較し、また、表面にできる小さな段差を観察することにより、(001)面や(111)面では主要な{100}<110>滑りが摩擦や塑性変形を支配していること、また、等価な滑り方向を多く持つ(110)面では却って滑りが起こりにくいことなどを見出した。前述の力学モデルで摩擦の異方性を説明できた。この結果も国際会議での討論を経て、論文にまとめた。三本の結晶軸が等価ではない斜方晶の硫酸塩結晶についても特徴的な摩耗の痕跡を得た。
課題2.については三方晶のカルサイトについて、a-軸を含む三つの結晶面を切り出して溶解過程を調べることにより、電気的に中性に近い結晶面は酢酸水溶液中で比較的安定性を保つことが明らかになった。昨年度までにわかったことと合わせて検討し、カルサイト結晶の形態形成について学会で報告した。
同じ結果を論文にもまとめる。同じ組成でも結晶構造の異なるアラゴナイトについては昨年度論文にまとめているので、両者の比較は結晶面の構造と安定性の関係を議論するうえで有効であると考えている。

  • Research Products

    (10 results)

All 2012 2011

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Frictional asymmetry and wear pattern formation by slip and cleavage detected at directional r{10-14} face of calcite (CaCO3)2012

    • Author(s)
      Kaori Niki, Mai Kobayashi, Hitoshi Shindo
    • Journal Title

      Tribology Online

      Volume: 7巻 Pages: 8-12

    • DOI

      10.2474/troll.7.8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] テンプレート法によるポリメチルメタクリレート(PMMA)ハニカムフィルム形成過程の顕微鏡観察2012

    • Author(s)
      二木かおり、佐々木裕、星野修平、村田知栄子、堀杏朱、新藤斎
    • Journal Title

      高分子論文集

      Volume: 69巻(掲載決定)(印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Participation of {100}<011> slip system in sliding friction at (001), (111) and (110) surfaces of fluorite (CaF2) crystal2012

    • Author(s)
      Kaori Niki, Gaku Mochimaru, Hitoshi Shindo
    • Journal Title

      Tribology Online

      Volume: 7巻(掲載決定)(印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Contribution of slip and cleavage in friction and wear at (10-14) Surface of magnesite (MgCO3) crystal2011

    • Author(s)
      Kaori Niki, Mai Kobayashi, Hitoshi Shindo
    • Journal Title

      Tribology Online

      Volume: 6巻 Pages: 317-322

    • DOI

      10.2474/trol.6.317

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Surface oxidation and/or corrosion behavior of glass-like carbon in sulfuric and nitric acids, and in aqueous hydrogen peroxide2011

    • Author(s)
      K.Nakamura, H.Morooka, Y.Tanabe, E.Yasuda, T.Akatsu, H.Shindo
    • Journal Title

      Corrosion Science

      Volume: 53巻 Pages: 4010-4013

    • DOI

      10.1016/j.corsci.2011.08.004

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] AFM観察によるカルサイト(CaCO3)結晶表面の安定性の比較2012

    • Author(s)
      大津陽平、山村亮平、二木かおり、新藤斎
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      慶応大学日吉・矢上キャンパス
    • Year and Date
      2012-03-26
  • [Presentation] イオン結晶表面におけるマイクロスケールの摩擦・磨耗機構の解明2012

    • Author(s)
      二木かおり、小林真依、新藤斎
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学西宮上ヶ原キャンパス
    • Year and Date
      2012-03-24
  • [Presentation] Participation of {100}<011> slip system in sliding friction at (001), (111) And (110) surfaces of fluorite (CaF2) crystal2011

    • Author(s)
      Kaori Niki, Gaku Mochimaru, Hitoshi Shindo
    • Organizer
      International Tribology Conference, Hiroshima 2011
    • Place of Presentation
      広島国際会議場
    • Year and Date
      2011-11-02
  • [Presentation] Contribution of (0001) slip and {10-14} cleavage in friction and wear at (10-14) surfaces of calcite (CaCO3) and magnesite (MgCO3) crystals2011

    • Author(s)
      Kaori Niki, Mai Kobayashi, Hitoshi Shindo
    • Organizer
      International Tribology Conference, Hiroshima 2011
    • Place of Presentation
      広島国際会議場
    • Year and Date
      2011-10-31
  • [Presentation] イオン結晶表面におけるマイクロスケールの摩擦機構2011

    • Author(s)
      二木かおり、小林真依、新藤斎
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学五福キャンパス
    • Year and Date
      2011-09-22

URL: 

Published: 2013-06-26  

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