2023 Fiscal Year Annual Research Report
Characterization of soft materials for water lubrication using friction in-situ infrared spectroscopy
Publicly Offered Research
| Project Area | Aquatic Functional Materials: Creation of New Materials Science for Environment-Friendly and Active Functions |
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| Project/Area Number |
22H04517
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| Research Institution | Komatsu University |
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Principal Investigator |
粕谷 素洋 公立小松大学, 生産システム科学部, 准教授 (00582040)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 水潤滑 / 赤外分光 / 摩擦 / ソフト材料 / 水構造 / 水和 / 高分子電解質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水潤滑は一般的な油潤滑と比べて低環境負荷や高生体親和性といった利点があり、船舶用軸受けやウォーターポンプ、医療用シリンジなどに利用されている．一方で，水潤滑材料間の水の直接的な構造・特性評価は埋もれた界面の動的挙動が対象であるために困難であり，学術的，系統的な理解が進んでおらず，材料改良や機械設計を大きく妨げる原因となっている．これまでの含シリコン水潤滑材料やゴムと氷の界面層における水分子の粘性・摩擦挙動の解明の研究経験を基にして，本研究課題ではせん断下におけるin-situ な直接分子観測が可能な摩擦in-situ 赤外分光装置を開発し，これを用いて動的水構造の観測に基づく低摩擦発現の機構の分子レベルでの解明を行った．
具体的には，まず市販の赤外分光装置を基にして，せん断しながら(摩擦in-situ)，潤滑剤中の基材間の接触部分について，全反射赤外スペクトル測定が可能な装置を開発した．この装置を用いて，実際に水潤滑中の高分子電解質修飾プラスチック(AMPS-HEMA共重合体)に適用した結果，3200-3600 cm-1付近に水の伸縮振動ピークが観測され，せん断速度の増加とともなうピーク強度が増加とスペクトル系の変化が確認できた．このスペクトル変化について多変量解析による解析を行った結果から，せん断に伴って高分子と水和する水が増加して潤滑膜として機能する，という潤滑機構を明らかにできた．
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| Research Progress Status |
令和5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 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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