| 研究課題/領域番号 |
13450062
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 研究分野 |
設計工学・機械要素・トライボロジー
|
|---|
| 研究機関 | 東北大学 |
|---|
研究代表者 |
加藤 康司 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50005443)
|
|---|
| 研究分担者 |
足立 幸志 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10222621)
山口 健 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50332515)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2001 – 2003
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2003年度)
|
| 配分額 *注記 |
16,400千円 (直接経費: 16,400千円)
2003年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
2002年度: 4,800千円 (直接経費: 4,800千円)
2001年度: 7,200千円 (直接経費: 7,200千円)
|
|---|
| キーワード | 窒化炭素薄膜 / 窒素ガス / 低摩擦 / 低摩耗 / なじみ / グラファイト / 帯電 / 剥離 / プラズマ / 窒化炭素 / 窒化ケイ素 / 不活性ガス / ダングリングボンド / 薄膜 / 局所接触圧力 / 基板 |
|---|
| 研究概要 |
本研究グループは、窒素雰囲気下での窒化炭素膜と窒化ケイ素セラミックスとの摩擦において、無潤滑の接触にもかかわらず0.01程度の低摩擦係数が発現することを発見している。
本研究は、この低摩擦を与え得るトライボエレメントの工業的応用を最終目標とし、窒素ガス吸着により安定した低摩擦が発現するための必要条件を実験的に明らかにするとともに、窒化炭素膜への窒素ガス吸着による超低摩擦機構を明らかにすることを目的として行った。得られた主要な結果は、以下の通りである。
1.窒化炭素膜同士のすべり摩擦における窒素ガス吹き付け潤滑により0.01-0.02の安定した低摩擦が発現される。また、その時のボールの磨耗は、窒化炭素幕と窒化ケイ素の組み合わせと比較し、5分の1の1.13x^<10-8>mm^3/Nmの低磨耗量が発現される。
2.窒化炭素膜同士のすべり摩擦において低摩擦を得るための最適な窒素ガス供給量が存在し、その値は2.10cc/mm^2sである。
3.窒素ガスによる窒化炭素膜の低摩擦機構は、0.1程度の低摩擦係数を発現するための摩擦機構と0.1から0.01の間の低摩擦を発現する摩擦機構の2つのモデルにより説明し得ることを明らかにした。
4.摩擦表面の水及び酸素分子のダングリングボンドに対し、窒素分子が吸着し、炭素膜表面がせん断抵抗の低いグラファイト構造となるため0.1以下の低摩擦が得られる。
5.0.01オーダの低摩擦が発現する窒素雰囲気下において、除電気によりイオンを摩擦面に供給することにより、摩擦係数はイオンの量に応じ0.01から0.1の摩擦係数まで変化することを明らかにした。これは、表面の帯電現象が、0.01オーダの低摩擦発現に寄与していることを意味していると解釈される。
|
