2013 Fiscal Year Annual Research Report
高感度反射ＦＴ－ＩＲ機構付き中性子反射率計の開発と摩擦調整剤吸着メカニズムの解明
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23360078
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
松岡 敬 同志社大学, 理工学部, 教授 (80173813)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平山 朋子 同志社大学, 理工学部, 准教授 (00340505)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | トライボロジー / 潤滑 / 固液界面分析 / 添加剤 |
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| Research Abstract |
機械の更なる低摩擦摺動を実現するためには、境界潤滑摩擦の現象理解が必須である。本研究では、境界潤滑域での摩擦低減に寄与する摩擦調整剤の表面吸着メカニズムの解明とそのトライボ特性との関連性の把握を目標とした。具体的には、金属／潤滑油固液界面の化学吸着情報の取得が可能な高感度反射FT-IRを中性子反射率計に組み込むことにより、吸着層の物理物性（厚み・密度）および化学物性（面内の構造情報）を同時に取得できるトライボ分析装置の開発を目指すこととした。また、それを用いて、金属表面への摩擦調整剤の吸着状態、メカニズムを明らかにし、より良い境界潤滑被膜形成のための添加剤設計指針を提示することを最終目標とした。
まず、ATR型FT-IRを用いて、表面近傍の添加剤吸着層の形成過程をin-situで調べた。その結果、(1)摩擦調整剤による安定した吸着層が形成されるまでには数時間を要する、(2)添加剤濃度を変化させても安定した吸着層ができるまでの時間に変化はない、(3)添加剤濃度が高いほど吸着層から検出されるシグナルのピークは大きい、(4)表面に摩擦を加えると吸着層は一時的に脱離するが摩擦が終わった瞬間から再形成を始める、等の事項が明らかとなった。一方、J-PARCに設置されているTOF型中性子反射率計SOFIAを用いて吸着層の形成過程を時分解測定で観察したところ、表面に摩擦を加えると一時的に吸着層の脱離が見られるが、数分のうちに表面近傍に濃縮な添加剤層を形成することが分かった。FT-IRおよび中性子反射率法の両者より、表面に摩擦を加えると添加剤層は一時的に脱離するものの、その後すぐに表面近傍に濃縮層を形成し、それが数時間を掛けて化学吸着に変化することによって安定な境界潤滑層を形成することが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25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 |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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