研究課題
基盤研究(B)
本研究は摩擦係数0.001レベルの超低摩擦現象が観察されるダイヤモンドライクカーボン(DLC)の宇宙環境でのトライボロジー特性を研究するものである。そのために、本研究グループが所有する宇宙環境模擬試験装置を用いて、水素化DLCに軌道上と同一環境で原子状酸素照射を照射し、その前後におけるトライボロジー特性の変化ならびに表面分析を行った。表面炭素原子の結合状態は放射光励起光電子分光法(SR-PES)で、水素含有量は高エネルギーイオン加速器を用いた弾性散乱分析法(ERDA)分析で、さらに炭素密度はラザフォード背面散乱分析法(RBS)により分析を行った。SR-PESの結果からは、原子状酸素を照射したDLC表面の炭素原子の結合状態は表面第一層に酸化物起因のピークが観察されるものの照射前と大きく変化がなく、表面第一層での原子反応が支配的であることが再確認された。一方、ERDA,RBS測定結果からは水素量ならびに炭素密度の低下が確認された。特に2eV以上の運動エネルギーで酸素原子が衝突する場合には、急速な炭素のガス化反応が生じることが、QCMを用いた質量分析ならびにRBS測定より確認され、DLCのエロージョンレートは酸素原子の衝突エネルギーに強く依存していることが明らかになった。さらにNEXAFSの測定結果からは原子状酸素を照射後にはDLC表面のsp2/sp3比が小さくなっていること、相手材がTiの場合にはTiの移着膜がDLC表面に形成されること等も明らかになった。これらの実験結果より、宇宙環境下では保護膜のないDLCは長期間の使用に耐えられないことを明らかにした。この問題を克服するためには、金属ドーピングが有効であることを見出し、水素化DLCの応用範囲を広げることに成功した。さらにULF特性の解明にも貴重な情報が得られた。
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J. Spacecraft and Rockets 44-2
ページ: 434-438
Surface and Coating Technology 202
ページ: 1003-1010
Applied Physics Letters 191
ページ: 33504-33504
J. Spacecraft and Rockets Vol. 44 No. 2
Surface and Coating Technology Vol. 202
Applied Physics Letters Vol. 91
Langmuir Vol. 23 No. 23
ページ: 11351-11354
J. Spacecraft and Rockets Vol.43,No.5
ページ: 999-1003
Applied Physics Letters Vol.88
ページ: 133512-133512
Journal of Applied Physics Vol.100
ページ: 73710-73710
The 3rd International Conference on Tribology,
ページ: 319-320
ページ: 305-306
J. Spacecraft and Rockets Vol.43, No.5,
Proceedings of 10th International Symposium on Materials in Space Environment, 8th International Space Conference, Protection of Materials and Structures from the LEO Space Environment ESA-SP616(CD-ROM)
高温学会誌 Vol.31,No.5
ページ: 318-323
10029253380
Tribology Letters Vol.18,No.4
ページ: 437-443
高温学会誌 Vol.31, No.5
Proceedings of the 9th Spacecraft Charging Technology Conference (CD-ROM)
120006829537
理研シンポジウム「スリービーム技術による表面改質と解析」予稿集
ページ: 8-11
Tribology Letters Vol.18, No.4
Spring-8 User Experiment Report No.14
ページ: 132-132
量子ビーム理工学研究最前線-その現状と今後の展望
ページ: 170-180
