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2023 Fiscal Year Research-status Report

A new concept of the low friction mechanism of layered materials

Research Project

Project/Area Number 21K18679
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

鷲津 仁志  兵庫県立大学, 情報科学研究科, 教授 (00394883)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 三好 洋美  東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (50455367)
Project Period (FY) 2021-07-09 – 2025-03-31
Keywords酸化グラフェン / グラフェン / 層状化合物 / トライボロジー / 分子動力学 / 反応力場 / マテリアルズ・インフォマティクス / 水
Outline of Annual Research Achievements

(1) 雰囲気分子を含む移着片の摩擦発現について検討するためのユニバーサルな方法論を確立:酸化グラフェン系について,さらに検討を重ねた結果,水,オイル,および酸化グラフェン自体をアルキル修飾した系について摩擦挙動をシミュレートした.その結果,オイルのみにおいて弾性流体潤滑の影響が得られるなど,雰囲気の違いよる挙動の違いが明らかとなった.
(2) 疎水性相互作用等の雰囲気効果の詳細を検討するための機構解析手法の構築:酸化グラフェン系において,オイルを溶媒とした系において,水とは異なり疎水的に振舞うことがわかった.
(3) 共有結合性結晶,イオン結晶一般のための解析手法の拡張:ニューラルネットワークポテンシャルを用いた ZnDTP の解析に加えて,MoDTC の共存系について摩擦挙動解析を実施し,協同的な表面化学反応が生じることを示した.
(4) 連携研究グループから提供された実験系に対応する大規模実証計算:実験との連携としては,酸化グラフェンの低摩擦機構について,兵庫県大木之下教授らの解析している酸化グラフェンの摩擦挙動について解析を実施した.上述のように,水やオイルの雰囲気の違いによる摩擦挙動の違いが明らかとなった.
(5) MIによる最適組成の探求:MI の適用範囲をトラクションフルードに適用した系について,さらに分子動力学とのカップリング解析を行い,摩擦係数の予測精度の僅かな向上が見られたが,実験データの補足をするには十分なデータ量がさらに必要であることが判った.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

(1) 雰囲気分子を含む移着片の摩擦発現について検討するためのユニバーサルな方法論を確立:酸化グラフェンにおける拡張は概ね成功した.今後は論文化を目指す.
(2) 疎水性相互作用等の雰囲気効果の詳細を検討するための機構解析手法の構築:材料近傍における水の寄与については,新学術領域「水圏機能材料」で提案されているように,材料科学の新しい着眼点であり,この観点からも本研究課題は寄与できると考えられる.
(3) 共有結合性結晶,イオン結晶一般のための解析手法の拡張:MoS2 系の生成の初期過程である,MoDTC の解析を行うことができた.
(4) 連携研究グループから提供された実験系に対応する大規模実証計算:酸化グラフェンとグラフェンの摩擦発現について,大きく異なるダイナミクスであることが明らかとなった.
(5) MIによる最適組成の探求:潤滑油系においてまずは MI による摩擦係数予測を成功しつつあり,さらに分子シミュレーションとのカップリングについても検討することができた.

Strategy for Future Research Activity

(1) 雰囲気分子を含む移着片の摩擦発現について検討するためのユニバーサルな方法論を確立:酸化グラフェンについて,論文化を目指す.
(2) 疎水性相互作用等の雰囲気効果の詳細を検討するための機構解析手法の構築:水環境下におけるグラフェン移着片の挙動について論文化を早急に実施sるう.
(3) 共有結合性結晶,イオン結晶一般のための解析手法の拡張:ZnDTP や MoDTC の系についての新規シミュレーション結果の論文化を目指す.
(4) 連携研究グループから提供された実験系に対応する大規模実証計算:酸化グラフェンの実験との連携をさらに深める.また大規模実証計算を準備する.
(5) MIによる最適組成の探求:本系におけるMIの実現を目指して,潤滑油で手法開発を進める.

Causes of Carryover

研究テーマの取りまとめ(論文化)が遅れているため,追加データの取得と論文執筆のために2024年度までの延長を願い出て了承いただいた.そのため,2024年度分が差額となった.

  • Research Products

    (37 results)

All 2024 2023

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (30 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 10 results)

  • [Journal Article] A multiscale framework for polymer modeling applied in a complex fluid flow2024

    • Author(s)
      Kosar Khajeh, Deboprasad Talukdar, Gentaro Sawai, Hitoshi Washizu
    • Journal Title

      J. Nonnewton. Fluid Mech.

      Volume: 325 Pages: 105200

    • DOI

      10.1016/j.jnnfm.2024.105200

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experimental and Theoretical Study on the Tribological Characteristics of Organophosphates on Metal Surfaces2024

    • Author(s)
      Hiroaki Koshima, Ai Hamano, Hiroshi Tokairin, Yuko Murakami, Hitoshi Washizu
    • Journal Title

      Tribol. Online

      Volume: 19 Pages: 45618

    • DOI

      10.2474/trol.19.11

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A comparative study of polymer viscosity modifiers: Flow field challenges & alternative trends2024

    • Author(s)
      Kosar Khajeh, Deboprasad Talukdar, Shuhei Yamamoto, Sota Endo, Kazunori Kamio, Hitoshi Washizu
    • Journal Title

      J. Mol. Liq.

      Volume: 393 Pages: 123590

    • DOI

      10.1016/j.molliq.2023.123590

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] ニューラルネットワークポテンシャルと反応力場によるトライボ界面反応の解析2024

    • Author(s)
      鷲津 仁志
    • Journal Title

      アンサンブル

      Volume: 26 Pages: 34-38

    • DOI

      10.11436/mssj.26.34

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 高分子のトライボ分子シミュレーション2024

    • Author(s)
      鷲津 仁志
    • Journal Title

      bmt (ベアリング&モーション・テック)

      Volume: 46 Pages: 32-34

  • [Journal Article] 風力発電機の軸受・増速機の潤滑シミュレーション2023

    • Author(s)
      鷲津 仁志
    • Journal Title

      表面技術

      Volume: 74 Pages: 45516

    • DOI

      10.4139/sfj.74.430

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] トライボ化学反応の分子動力学解析 -計算手法とツールを中心に-2023

    • Author(s)
      鷲津 仁志
    • Journal Title

      月刊トライボロジー

      Volume: 37 Pages: 32-35

  • [Presentation] 水素関連トライボロジーのナノシミュレーション技術2024

    • Author(s)
      鷲津仁志
    • Organizer
      第110回 自動車のトライボロジー研究会,兵庫県立大学データ計算科学センターセミナー
    • Invited
  • [Presentation] 風力発電機の潤滑メンテナンスフリー化のための計算化学アプローチ2024

    • Author(s)
      鷲津仁志
    • Organizer
      表面科学技術研究会2024カーボンニュートラルを目指して- 太陽光発電と風力発電の現状と将来展望 -
    • Invited
  • [Presentation] SPH法による金属固体モデルの摺動部における焼き付きシミュレーション2024

    • Author(s)
      藤田晃徳, 杉村奈都子,鷲津仁志
    • Organizer
      第 2 回ソフトマテリアル工学 シミュレーション討論会
  • [Presentation] 分子動力学法による層状酸化グラフェンの摩擦挙動シミュレーション2024

    • Author(s)
      友清貴之 鷲津仁志
    • Organizer
      第 2 回ソフトマテリアル工学 シミュレーション討論会
  • [Presentation] マルチスケール流体シミュレータの開発2024

    • Author(s)
      鷲津仁志
    • Organizer
      第 2 回ソフトマテリアル工学 シミュレーション討論会
  • [Presentation] Self-Assembly and Chemistry of Molecules in Oil Environment2023

    • Author(s)
      H. Washizu, K. Kawakita, T. Hasegawa, R. Araki, T. Horio, T. Kobayashi, R. Okamoto, K. Khajeh, Y. Ishii, N. Sugimura
    • Organizer
      STLE Tribology Frontiers Conference (TFC)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] マイクロ・ナノシミュレーションによる軸受界面の解析2023

    • Author(s)
      鷲津仁志
    • Organizer
      関西潤滑懇談会 9 月例会
    • Invited
  • [Presentation] 富岳時代の大規模分子シミュレーション2023

    • Author(s)
      鷲津仁志
    • Organizer
      電気三学会(電気学会、電子情報通信学会、映像情報メディア学会)関西支部「学生のための講演会」
    • Invited
  • [Presentation] 計算科学による水圏機能材料の設計2023

    • Author(s)
      鷲津仁志
    • Organizer
      日本化学会秋季事業 第 13 回 CSJ 化学フェスタ 2023
    • Invited
  • [Presentation] Molecular Simulation Approach for Self-Assembled Organic System2023

    • Author(s)
      H. Washizu
    • Organizer
      UC San Diego-KyotoU-KSAC Biointerfaces Symposium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Data Science Approach in Japanese Tribology2023

    • Author(s)
      H. Washizu
    • Organizer
      STLE Virtual Symposium: Digital Tribology
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] PFAS 分子集合体解析に向けたマルチスケールシミュレーション2023

    • Author(s)
      鷲津仁志
    • Organizer
      持続可能社会創造ユニット令和5年度第1回ミーティング「PFAS科学の再出発に向けて」
    • Invited
  • [Presentation] 接触問題における数値シミュレーションの基礎と機械部品への適用2023

    • Author(s)
      鷲津仁志
    • Organizer
      日本機械学会関西支部 第 385 回講習会「構造・強度設計における数値シミュレーションの基礎と応用」
    • Invited
  • [Presentation] 粗視化分子動力学法を用いた硬質材料の有無による結晶性高分子の摩擦挙動の差異2023

    • Author(s)
      伊藤和輝, 樋口祐次, 端山昌樹,鷲津仁志
    • Organizer
      第 37 回分子シミュレーション討論会
  • [Presentation] トラクションフルードのマテリアルズインフォマティクス解析における MD シミュレーションデータの活用2023

    • Author(s)
      深谷剛, 清水陽平, 富山栄治,鷲津仁志
    • Organizer
      第 37 回分子シミュレーション討論会
  • [Presentation] Predicting Traction Fluid Performance Using Materials Informatics2023

    • Author(s)
      T. Fukaya, Y. Shimizu, E. Tomiyama, H. Washizu
    • Organizer
      STLE Tribology Frontiers Conference (TFC)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Molecular Simulation Approach for Dynamicsof Extreme Pressure Agents2023

    • Author(s)
      H. Washizu, K. Kawakita, M. Homma, R. Araki, Y. Ishii, H. Koshima
    • Organizer
      STLE Tribology Frontiers Conference (TFC)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高分子界面における相構造と摩擦発現2023

    • Author(s)
      小川雄大,伊藤和輝,端山晶樹,樋口祐次,鷲津仁志
    • Organizer
      第 13 回トライボロジー秋の学校 in 愛知
  • [Presentation] 反応力場分子動力学法を用いた多層酸化グラフェンの摩擦挙動解析2023

    • Author(s)
      友清貴之,鷲津仁志
    • Organizer
      第 13 回トライボロジー秋の学校 in 愛知
  • [Presentation] Molecular Simulation Methods for Tribology2023

    • Author(s)
      H. Washizu
    • Organizer
      6th International Conference on Molecular Simulation 2023 (ICMS 2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Analysis of the Performance of Traction Fluids Molecules Using Materials Informatics2023

    • Author(s)
      T. Fukaya, Y. Shimizu, E. Tomiyama, H. Washizu
    • Organizer
      9th International Tribology Conference (ITC)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Particle Method Simulation Approach to Boundary Lubrication Friction2023

    • Author(s)
      N. Sugimura, M. Era, R. Tsuda, K. Nitta, Y. Mihara, H. Washizu
    • Organizer
      9th International Tribology Conference (ITC)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Self-Assembly of Molecules in Oil Environment2023

    • Author(s)
      H. Washizu, K. Kawakita1, T. Hasegawa, R. Araki, T. Horio, T. Kobayashi1, Le Nhu Minh Tue, Y. Ishii, R. Okamoto, K. Khajeh, N. Sugimura
    • Organizer
      Tribochemistry Beppu 2023, Beppu
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] トラクションフルードにおけるマテリアルズインフォマティクスの活用2023

    • Author(s)
      深谷剛,清水陽平,富山栄治,鷲津仁志
    • Organizer
      関西潤滑懇談会 9月例会 ポスター発表会
  • [Presentation] 粒子法を用いた弾性接触解析シミュレーション2023

    • Author(s)
      杉村奈都子, 津田亮, 江良瑞樹, 新田啓人, 三原雄司, 鷲津仁志
    • Organizer
      トライボロジー会議2023 春 東京
  • [Presentation] トラクションフルードのマテリアルズインフォマティクス解析2023

    • Author(s)
      深谷剛, 清水陽平, 富山栄治, 鷲津仁志
    • Organizer
      トライボロジー会議2023 春 東京
  • [Presentation] 粗視化分子動力学法を用いたカーボンナノチューブ含有の有無による結晶性ポリマーの摩擦挙動2023

    • Author(s)
      伊藤和輝, 端山昌樹, 樋口祐次, 鷲津仁志
    • Organizer
      トライボロジー会議2023 春 東京
  • [Presentation] クロンスケールにおける金属の粗視化SPH摺動シミュレーション2023

    • Author(s)
      新田啓人, Le Vang Sang, 杉村奈都子, 鷲津仁志
    • Organizer
      トライボロジー会議2023 春 東京
  • [Presentation] PH 法を用いた金属の固体摩擦シミュレーションによる摩擦熱の解析2023

    • Author(s)
      江良瑞樹, 杉村奈都子, 鷲津仁志
    • Organizer
      トライボロジー会議2023 春 東京
  • [Presentation] Analysis of Boundary Lubrication of DLC Using Molecular Dynamics Simulation2023

    • Author(s)
      H. Washizu,H. Akiyama, R. Nakae, Y. Hamano, K. Torimoto, Y. Tanaka, R. Okamoto
    • Organizer
      023 STLE Annual Meeting & Exhibition
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2024-12-25  

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