2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of low-friction soft polymer materials with regeneration and restoration functions
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20H02060
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| Research Institution | Okinawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
佐藤 貴哉 沖縄工業高等専門学校, その他部局等, 校長 (30399258)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上條 利夫 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (00588337)
荒船 博之 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90707811)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 摩擦材料 / イオン液体 / ポリマーブラシ / ゲル / 再生機能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
従来の金属材料やダイヤモンドライクカーボンなどのハード材料における接触面積低減による摩擦低減に対し、ポリマーブラシやゲルなどの柔らかいソフト材料は相手材の凹凸にソフト変形し相手面を侵襲することなく低摩擦を保持できる。特に交換に多大なコストがかかる宇宙空間やマイクロデバイスではアクシデント発生時に自己修復する機能を組み込むことが重要と考えられる。本研究では再生・修復機能を持つソフトマテリアルを開発し、交換不要の低摩擦摺動システムを開発することを目的とした。まず親疎水性の差を利用し、基材内部からループ型ブラシが形成する材料表面を設計した。疎水性のポリジメチルシロキサン（PDMS）と親水性のポリエチレングリコール（PEG）からなるABA型トリブロックポリマーPDMS-PEG-PDMSをリビングアニオン重合により合成し、PDMS基材に添加した。接触角試験および中性子反射測定による界面構造評価および時間経過に伴う表面特性回復から、基材内部からのループ型ブラシ形成に基づく自己修復機構を備えた10^-3オーダーの低摩擦摺動システムとして機能することを見出し、また直鎖型ブラシに比べ優れた防汚特性を有することを明らかにした。並行してイオン液体の難揮発性に着目し、スライドリング架橋を導入したイオンゲル薄膜の合成条件を確立した。得られたゲルの機械的強度試験および摩擦試験から30MPa以上の高い圧縮破断強度と耐摩耗性を有し、また時間経過に伴う特性回復が得られた。以上の結果から、合成したポリマーブラシ及びゲルが再生・修復機能を有するソフトマテリアルとして機能することを見出した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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