2011 Fiscal Year Annual Research Report
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23246030
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
南 一郎 岩手大学, 工学部, 准教授 (00183111)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 信也 東京理科大学, 工学部, 教授 (40357124)
鈴木 章仁 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (30235931)
三宅 晃司 産業技術総合研究所, 表面機能デザイン研究グループ, 研究グループ長 (30302392)
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| Keywords | 分子設計 / 合成潤滑剤 / イオン液体 / 複塩 / ハロゲンフリー潤滑剤 / 腐食 / 表面分析 / コーティング |
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| Research Abstract |
陽イオンと陰イオンから成り,異種イオンを組み合わせた複塩構造が容易に調製できることから複合機能潤滑剤分子の基本骨格としてイオン化合物に着目した.初年度は常温で液体の塩である数種のイオン液体を選んで潤滑剤としての性能をラボ試験機で評価した.現状で容易に調製可能なイオン液体の多くは陰イオンにフッ素原子を含む.各機関の実験結果を総合すると,フッ素原子を含むイオン液体は陰イオンまたは陽イオンの構造に関わらず,また摩擦形式や条件に関わらず金属材料を腐食することが判明した.乾燥窒素中で摩擦試験を行うと腐食は抑制されたが表面分析では金属フッ化物が検出され,摩擦よる腐食促進機構が明らかとなった.さらに潤滑場を直接分光分析する装置によりイオン間の相互作用が摩擦条件に依存することが示唆された.また複数の表面分析手法を組み合わせてイオンの吸着構造を解析した.
このように腐食を促進する化学種が特定できたのでフッ素原子を含まない分子構造のイオン液体を検討した.シュードハロゲンであるシアノ基を含むイオン液体およびルイス型構造のアミン-ホウ素錯体が潤滑剤としてふさわしい性質を示すことを見いだした.これらのイオン液体にリン酸塩を含む塩を加えて得た複塩はラボ摩擦試験でスチール材に対して低摩擦と低摩耗を示した.これらハロゲンフリーイオン液体は,コーティングやセラミックスなど新規トライボ材料に対してもよい潤滑性を示した.特に炭素薄膜を施したスチール材に対して潤滑特性とイオン液体の化学構造との特異的相関性が見られた.この機構を詳細に解明することでさらなる潤滑性の改善が期待される.
以上の実験結果を解析する手段として計算化学の活用を検討した.今年度は潤滑条件下での表面反応生成物の堆積による表面保護膜の形成と摩耗による表面保護膜の破壊をモデル化した.反応性パラメータを適切に設定すれば複数の化学種が解析可能である.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
最大の障害であったスチール材に対する腐食を解決し,複合機能潤滑剤分子の骨格としてイオン構造が適応可能であることを明らかにした.新規摩擦材料への適合性を見出し,複数の表面分析と計算化学的手法による従来にない精密な摩擦機構の解析を行った.
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| Strategy for Future Research Activity |
H24年度も各機関の得意分野を持ち寄って共同で研究を進める.特に非ハロゲンイオン液体の摩擦特性,炭素薄膜コーティングに適する特性官能基の調査と評価,それら実験結果の表面分析による解析,計算化学的手法による分子構造の予測に焦点を当てる.
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