| 研究課題/領域番号 |
16K14141
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| 研究種目 |
挑戦的萌芽研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
設計工学・機械機能要素・トライボロジー
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
安藤 泰久 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00344169)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 摩擦係数 / 原子間隔 / AFM / MEMS / 静電アクチュエータ / 分子動力学 / 歪み / 原子間相互作用 / シミュレーション / Si / 応力集中 / 格子定数 / 摩擦力分布 / マイクロデバイス / 摩擦異方性 / 結晶歪み |
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| 研究成果の概要 |
弾性歪みにより原子間隔を変化させた部分の摩擦力を測定して，応力分布と摩擦力分布の関係を明らかにすることを目的として研究を行った。静電アクチュエータにより駆動されるマイクロデバイスをAFM（原子間力顕微鏡）の試料台に設置し、マイクロデバイスの一部に応力を加え、その表面の摩擦力を測定した。応力の加えられていない表面と比較した時、応力が作用している表面では15%程度の摩擦係数の低下が測定された。次に、分子動力学法によるシミュレーションにより、共有結合性のポテンシャルでSi原子が配置された面の摩擦を調べた。原子間隔を2％歪ませたSi表面と摩擦させると、20%程度摩擦力が低下した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
摩擦力の発生要因の一つが、エネルギー散逸によるものであるということは、最近広く受け入られつつある。その考えに基づいて、低摩擦の理由が説明されることも行われている。しかし、異なる結晶構造の材料が摩擦されたとき、それぞれの材料のどのような物理的あるいは化学的性質が摩擦に影響を与えているかについては、調べることが困難であった。本研究では原子間隔のみに着目し、同一材料を用いて応力歪みの影響を調べることで、純粋に摩擦を支配するパラメータを明らかにすることが可能になった。学術的には、摩擦現象の理解が進むことになり、社会的には低摩擦材料の開発につながるため、省エネルギーやCO2排出削減に貢献する。
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