| 研究課題/領域番号 |
17560128
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 愛知工業大学 |
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研究代表者 |
高木 誠 愛知工業大学, 工学部, 教授 (40288428)
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| 研究分担者 |
松室 昭仁 愛知工業大学, 工学部, 教授 (80173889)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
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| 研究課題ステータス |
完了 (2006年度)
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| 配分額 *注記 |
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2006年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2005年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
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| キーワード | マイクロ / ナノトライボロジー / 走査プローブ顕微鏡(SPM) / 透過電子顕微鏡(TEM) / Si単結晶 / 転位 / 潤滑膜 / ナノスケール加工 / 金属ガラス / ナノ / マイクロ加工 |
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| 研究概要 |
1.ナノスケールの摩擦現象の解明
マイクロ/ナノシステムに利用が見込まれているSi単結晶を試料として、AFM(原子間力顕微鏡)を用いて極微小荷重で引掻き摩擦を行い、それに伴う表面の微構造変化を透過電子顕微鏡(TEM)を用いて詳細に調べた。Si単結晶表面にマイクロ摩擦で生じた極微小な引掻き摩耗痕の断面をTEM観察した結果、摩耗痕表面に小さな転位ループの発生を多数観察することができた。電子線の回折条件を変えて転位を観察するコントラスト実験を行うことにより、それらの転位ループが{111}容易すべり面上に存在することを解明し、バーガース・ベクトルも決定した。このような転位の発生から、脆性材料と言われるSi単結晶においても、微小荷重の引掻き摩擦に伴い塑性変形が起こっていることを明らかにした。転位の発生は荷重5μN以上で観察され、荷重20μN以上では、転位だけではなくアモルファス相も観察された。このアモルファス相は、引掻き摩擦時に特に応力が集中した摩耗部分に現れる傾向が見られた。また、荷重1μN以下では転位もアモルファス相も観察されなかった。以上のように、結晶材料における微小荷重下のナノスケールの摩擦現象としては、主に容易すべり面上での転位の発生と、高応力域に現れる傾向のあるアモルファス相の形成が生じるということができる。
2.マイクロ/ナノトライボロジーにおける潤滑材の効果
磁気ディスク用の有機潤滑膜をSi単結晶表面に形成して、上記1と同様のAFM(原子問力顕微鏡)を用いた極微小荷重の引掻き摩擦を行い、それに伴う表面の微構造変化を透過電子顕微鏡(TEM)を用いて調べた。その結果、同一荷重で引掻き摩擦を行ったにもかかわらず、有機潤滑膜を形成した試料では、摩耗面に発生する転位やアモルファス相は無潤滑下に比べて少なくなった。このことから、磁気ディスク用の有機潤滑膜は、マイクロ/ナノトライボロジーにおける潤滑材として利用できる可能性がある。
3.その他
金属ガラス及びナノ結晶金属のトライボロジー、走査プローブ顕微鏡(SPM)を用いたナノ加工における摩擦や電界の効果、マイクロシステムに必要な高強度金属材料や表面改質法の研究も関連する研究として並行して実施した。
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