| 研究概要 |
萌芽的研究としてSTM・AFMーTribologyの研究が行われた.これは,STM(走査型トンネル顕微鏡)及びAFM(原子間力顕微鏡)をトライボロジ-の基礎研究に導入することにより,これまで未開拓だったナノメ-タオ-ダのトライボロジ-の基礎を確立することを目的とするものである.
本研究においてナノメ-タオ-ダのトライボロジ-の最も基礎となりうるナノメ-タオ-ダでの接触にともなう微小凝着力及び微小変形に関し以下に示す新しい知見を得た.
1.ナノメ-タオ-ダの接触面における凝着力
表面間に働く相互作用力(引力,斥力)に起因する力が,摩擦時に発生する凝着力と呼ばれるものである.接触面下の塑性変形や脆性破壊を考えるような巨視的接触においては,この凝着力は無視することが可能である.しかし,ナノメ-タオ-ダでの接触を考える場合,この凝着力が摩擦力を決める重要な問題となってくる.そこで,この凝着力の機構解明を目的として,STM・AFMを用いた表面間力カ-ブの測定が行われた.また,原子間の相互ポテンシャルに基づいた理論モデルによって,この凝着力のメカニズムの説明が行われた.
2.ナノメ-タオ-ダの接触面における微小変形挙動
ナノメ-タオ-ダの摩耗機構及び加工を考える基礎として原子レベルでの接触における微小な変形は,非常に興味深く重要な問題である.これに対しSTMのダイヤモンド探針を直接試料表面に押し込む新しい方法により微小な永久変形量の測定が行われた.これにより総押し込み量8.9nm以下では塑性変形が発生しないこと(弾性限界が存在すること),10nm以上の押し込み量と塑性変形量の比例関係にあることなどナノメ-タオ-ダにおける材料の変形挙動に対し一般的材料力学の応用を考えることが可能であることを示唆することができた.
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