2023 Fiscal Year Annual Research Report
ソフトな潤滑膜のダイナミクス解明が開拓する潤滑特性の制御
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21K03844
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| Research Institution | Ichinoseki National College of Technology |
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Principal Investigator |
滝渡 幸治 一関工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (70633353)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | トライボロジー / その場観察 / 赤外分光法 / ゲル / トラクション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、有機物添加剤が形成するソフトな潤滑膜のダイナミクスを解析し、解析結果に基づき新規潤滑法を提案するものである。初年度は、赤外分光法を用いるその場観察法を用いて、潤滑膜の構造を直接捉え潤滑特性との関係を調べた。有機物添加剤には油性剤のほかアミド化合物を用いた。潤滑膜構造を調べたところ、①低引き込み速度において、添加剤(アミド化合物)が接触域に導入されることで潤滑膜が厚くなる。②アミド化合物を添加した潤滑剤はウレア化合物を添加した潤滑剤に比べてトラクション係数が低い(すべり率0.4で3割減)。③接触域の添加剤濃度には基油の極性が影響する。以上、アミド化合物やウレア化合物が接触域に導入されると、潤滑膜が厚くなることが分かった。
二年目は添加剤および基油の分子構造の影響、過渡応答や潤滑膜のバルクから界面近傍の潤滑膜構造について検討した。その結果、①アミド化合物に含まれるアルキル鎖が飽和炭化水素からなるときに膜厚接触部近傍の添加剤濃度が大きくなる、②基油が極性の場合に膜厚が減少する、③アミド化合物を添加した潤滑剤ではウレア化合物のような過渡応答が見られない、などの知見が得られた。以上の結果から、潤滑膜厚さと組成が添加剤と基油の種類によって制御できることが示唆された。
三年目はトラクション特性と潤滑膜構造の関係についてより詳細に検討するため、サブミクロン以下の界面近傍の潤滑膜構造をエリプソメトリーや全反射法を用いて検討を行った。その結果、せん断により界面から100 nmの領域でアミド化合物の濃縮することが明らかなった。またアミド添加油と同様に二相系潤滑剤として、エマルションによる低摩擦化を検討した。両親媒性物質による水の導入によってトラクション係数が0.01程度まで減少することが分かった。対外発表としては、エマルションが形成する潤滑膜構造とトラクション特性の関係について報告した。
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