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2010 Fiscal Year Annual Research Report

微小すき間における液体潤滑剤の力学特性の解明

Research Project

Project/Area Number 21760111
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

伊藤 伸太郎  名古屋大学, 工学研究科, 講師 (50377826)

Keywordsレオロジー / トライボロジー
Research Abstract

ナノメートルオーダの微小隙間(ナノ隙間)に閉じこめられた液体は,バルク状態とは異なる粘弾性をもつことが知られている.この現象の理解は,磁気記録装置の液体潤滑薄膜の設計や,マイクロ化学チップの開発などに重要である,ナノ隙間の粘弾性測定法として,ファイバーウォブリング法(FWM)が開発されている.この測定法により,ナノ隙間で勢断される液体は,粘性や弾性が増大することが明らかにされた,このような現象は,分子の剪断配向が関与すると考えられるが,詳細は未解明である.そこで本研究では,FWMによる粘弾性測定と剪断配向特性の同時計測の実現を目的とした.FWMでは,試料の力学応答を検出するプローブとして,先端を球面加工した光ファイバーを用いる.先端で液体を摺動し,その時に働く剪断力をファイバーのたわみ量から求める.本研究では光ファイバープローブに光を導入できる点に着目し,複屈折測定によって試料の配向状態を得ることとした.すなわち,摺動部となるファイバー先端から試料に偏光したレーザー光を照射した.透過光の偏光状態から複屈折量を測定し,配向状態を同定した.光学系には光弾性変調器を導入し,同期検波することとした.これにより,高精度な複屈折測定に成功した.リタデーションΔnd(Δn:屈折率異方性,d:試料厚さ)の最小検出限界を評価したところ0.31nmを達成した.液晶性高分子(5CB)を試料として,粘弾性と配向特性の同時測定を行った.ガラス板上の5CBは光配向法により一定方向に配向させた.測定の結果,Anは100nm以下の隙間から急激に減少した.これは,剪断による配向と光配向の効果が競合し,分子の配向度が低下したためと考えられる.Δnの減少と同時に,粘性および弾性が増大することが明らかとなった.これらの測定結果から,ナノ隙間での液体の粘弾性と分子配向には密接な関係があることを見出した.

  • Research Products

    (10 results)

All 2011 2010

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

  • [Journal Article] Opposing effects of confinement and confinement induced shear-thinning on viscoelastic properties of liquid lubricant in nanometer-scale gaps2011

    • Author(s)
      S.Itoh, K.Fukuzawa, Y.Hamamoto, H.Zhang
    • Journal Title

      Tribology International

      Volume: (印刷中 未定)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 光ファイバープローブを用いた単分子厚さの液体潤滑薄膜の動的粘弾性計測2010

    • Author(s)
      浜本祐也, 伊藤伸太郎, 福澤健二, 張賀東
    • Journal Title

      日本機械学会論文集(C編)

      Volume: 第76巻,767号 Pages: 1716-1727

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Viscoelastic properties of monolayer lubricant films during touch-down and take-off behavior measured by fiber wobbling method2010

    • Author(s)
      Y.Hamamoto, S.Itoh, K.Fukuzawa, H.Zhang
    • Journal Title

      Tribology Online

      Volume: Vol.6, No.1 Pages: 83-95

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Temperature Dependence of the Viscoelastic Properties of a Confined Liquid Polymer Measured by Using an Oscillating Optical Fiber Probe2010

    • Author(s)
      S.Itoh, K.Fukuzawa, Y.Hamamoto, H.Zhang
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 49 Pages: 08LB13-1-08LB13-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Shear thinning behavior of monolayer liquid lubricant films measured by fiber wobbling method2010

    • Author(s)
      Y.Hamamoto, S.Itoh, K.Fukuzawa, H.Zhang
    • Journal Title

      Journal of Physics : Conference Series

      Volume: 258,012010 Pages: 1-10

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ナノ隙間における液体の粘弾性と剪断配向特性の同時計測法に関する研究2011

    • Author(s)
      伊村優一, 伊藤伸太郎, 福澤健二, 張賀東
    • Organizer
      日本機械学会IIP2011情報・知能・精密機器部門講演会
    • Place of Presentation
      (要旨集)
    • Year and Date
      2011-03-22
  • [Presentation] プローブ共振を用いた高速摺動下におけるナノ厚さ潤滑膜の粘弾性計測に関する研究2011

    • Author(s)
      今井晃基, 伊藤伸太郎, 福澤健二, 張賀東
    • Organizer
      日本機械学会IIP2011情報・知能・精密機器部門講演会
    • Place of Presentation
      (要旨集)
    • Year and Date
      2011-03-22
  • [Presentation] Viscoelasticity of PFPE Lubricant Films on Magnetic Disk Surface Measured by Optical-Fiber-Based Nanorheometry2010

    • Author(s)
      Shintaro Itoh, Kenji Fukuzawa, Yuya Hamamoto, Hedong Zhang
    • Organizer
      The Asia-Pacific Magnetic Recording Conference 2010 (APMRC2010)
    • Place of Presentation
      グランドコプソーンウォーターフロント(シンガポール)
    • Year and Date
      2010-11-10
  • [Presentation] レーザー加熱下においてせん断されるナノ厚さ液体潤滑剤の粘弾性特性2010

    • Author(s)
      伊藤伸太郎, 福澤健二, 浜本祐也, 張賀東
    • Organizer
      第2回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • Place of Presentation
      くにびきメッセ(松江市)
    • Year and Date
      2010-10-14
  • [Presentation] 光ファイバープローブの共振振動を利用した液体潤滑薄膜の摩擦特性測定2010

    • Author(s)
      水野拓海, 伊藤伸太郎, 今井晃基, 福澤健二, 張賀東
    • Organizer
      トライボロジー会議2010
    • Place of Presentation
      国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都)
    • Year and Date
      2010-05-18

URL: 

Published: 2012-07-19  

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