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Development of design proposal for ultla low friction by controlling of permittivity of nano transformed layer and adsorbed lubricants on carbonaceous hard coating

Research Project

Project/Area Number 18H03751
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 18:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, and related fields
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

梅原 徳次  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70203586)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 野老山 貴行  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20432247)
徳田 祐樹  地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部マテリアル応用技術部プロセス技術グループ, 主任研究員 (30633515)
川口 雅弘  地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部マテリアル応用技術部プロセス技術グループ, 上席研究員 (40463054)
村島 基之  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70779389)
久保 百司  東北大学, 金属材料研究所, 教授 (90241538)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥43,550,000 (Direct Cost: ¥33,500,000、Indirect Cost: ¥10,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2018: ¥21,190,000 (Direct Cost: ¥16,300,000、Indirect Cost: ¥4,890,000)
Keywordsカーボン系硬質膜 / 摩擦面その場評価 / 誘電率 / ナノ構造層 / 潤滑油 / 摩擦面その場観察
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,「カーボン系硬質膜摩擦時ナノ構造層・潤滑油層誘電率その場評価での超低摩擦指針の提案」を目的とした.このために、本年度は以下の4つの項目を行った。
(1)「潤滑油中超低摩擦発現ナノ構造変化層と境界潤滑層の誘電率のその場評価」(研究分担者:梅原、野老山、村島 ) 本研究で前年度までに試作した装置において、異なる窒素を含羞する種々のカーボン系硬質膜の添加剤含有油中での摩擦において,摩擦力,ナノ構造変化層と潤滑膜の厚さと光学特性(屈折率nと消衰係数k)を同時に計測し、実用的に重要な潤滑油中における超低摩擦発現の必要条件を明らかにした.
(2) 「カーボン系硬質膜の摩擦後のナノ構造層と吸着潤滑層のXPS分析」(研究分担者:野老山、川口、徳田)ディスク上のカーボン系硬質膜の摩擦後のナノ構造層及びサファイア半球表面摩擦 痕に残った吸着潤滑層をXPS分析し、結合種の割合から誘電率の変化の可能性を明らかにした。
(3)「量子化学分子動力学法シミュレーションによる摩擦による カーボン系硬質膜と境界潤滑膜の誘電率と分極率の変化の可能性の実証」(研究分担者:村島、久保)予備実験から、カーボン系硬質膜の分極率が、摩擦により変化することが考えられたが、物理的に正しいか不明である。そこで、カーボン系硬質膜の摩擦面のカーボン構造の量子化学分子動力学シミュレーションを行い、摩擦によるカーボン系硬質膜と境界潤滑膜の誘電率と分極率の変化の可能性を検討した。
(4)「カーボン系硬質膜潤滑油下高面圧接触での超低摩擦指針の提案」(研究分担者:梅原、野老山、村島)これらの結果を統合し、研究代表者が提案した無潤滑中での超低摩擦モデルを検討した.

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(8 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Korian Institure for Material Science(韓国)

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      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Realization of near-less friction of ta-CNx coating under R32 refrigerant environment2022

    • Author(s)
      Wooyoung Lee, Motoyuki Murashima, Noritsugu Umehara, Takayuki Tokoroyama, Norihisa Horaguchi, Takao Ishimoto
    • Journal Title

      Tribology International

      Volume: 168 Pages: 107450-107450

    • DOI

      10.1016/j.triboint.2022.107450

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] In situ observation of the formation of MoDTC-derived tribofilm on a ta-C coating using reflectance spectroscopy and its effects on friction2021

    • Author(s)
      N. Hashizume, M. Murashima, N. Umehara, T. Tokoroyama and W-Y. Lee
    • Journal Title

      Tribology International

      Volume: 162 Pages: 107128-107128

    • DOI

      10.1016/j.triboint.2021.107128

    • NAID

      120007192019

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Triboemission of hydrocarbon molecules from diamond-like carbon friction interface induces atomic-scale wear2019

    • Author(s)
      Y. Wang, N. Yamada, J. Xu, J. Zhang, Q. Chen, Y. Ootani, Yuji Higuchi1, Nobuki Ozawa, M.-I. De B. Bouchet, J. M. Martin, S. Mori, K. Adachi, M. Kubo
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 5 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1126/sciadv.aax9301

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      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] ベース油中CNxの摩擦界面その場反射分光分析による 摩擦メカニズムの解明2019

    • Author(s)
      岡本竜也,梅原徳次,村島基之,斉藤浩二,眞鍋 和幹,林圭二
    • Journal Title

      トライボロジスト

      Volume: 63 Pages: 755-767

    • NAID

      130007511397

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      2019 Annual Research Report
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  • [Presentation] その場摩擦界面反射分光分析による潤滑下カーボン系硬質膜の摩擦メカニズムの検討2021

    • Author(s)
      梅原徳次
    • Organizer
      表面技術協会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] EFFECT OF HARD CABONACEOUS COATINGS ON FRICTION AND WEAR PROPERTIES FOR ALUMINIUM ALLOY SLIDE BEARINGS2021

    • Author(s)
      Noritsugu Umehara
    • Organizer
      MITC2020
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ta-CNx膜のベース油中摩擦における潤滑油温度の摩擦係数, 油膜厚さ及び構造変化層の分極率に及ぼす影響2020

    • Author(s)
      村瀬 良 , 梅原徳次, 野老山貴行, 村島基之, Lee Wooyoung
    • Organizer
      日本機械学会年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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