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マルチスケールシミュレーションとQCM実験の融合による添加剤含有潤滑現象の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H03164
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・機械機能要素・トライボロジー
研究機関名古屋大学

研究代表者

張 賀東  名古屋大学, 情報学研究科, 准教授 (80345925)

研究分担者 三矢 保永  公益財団法人名古屋産業科学研究所, 研究部, 上席研究員 (10200065)
内山 知実  名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (90193911)
古賀 伸明  名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (80186650)
渡邉 崇  名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (40182927)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2017年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
キーワードトライボロジー / 分子シミュレーション / 境界潤滑 / トライボロジ-
研究成果の概要

粗さをもつ固体二面間の微小な摺動すきまにおける添加剤含有潤滑現象の解明をねらいとし,これまでに開発したシミュレーション法を一層発展させ,ナノすきまにおける添加剤分子吸着膜の形成・せん断剥離・修復の粗視化分子動力学シミュレーション,およびマイクロスケールの接触面やその近傍における潤滑油の流動のシミュレーションを実現した上で,両者を接続・統合するマルチスケールシミュレーション法を確立した.シミュレーションから得た知見を基に,新規な添加剤分子を設計・合成し,その優れた吸着性能を水晶振動子マイクロバランス法(QCM)で明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,ナノすきま潤滑の設計に役立つ実用性の高いマルチスケールシミュレーション法を確立した上で,高性能の添加剤分子を新規に設計・合成した.これらの成果は,文部科学省が決定した2019年度戦略目標および研究開発目標「ナノスケール動的挙動の理解に基づく力学特性発現機構の解明」に合致し,トライボロジー分野の学術発展や,自動車などに適用可能な摩擦損失を軽減する高度な潤滑技術の確立に寄与することが期待される.摩擦損失の18~40%の低減は,世界エネルギー使用量を8.7%まで削減可能と予測されており,本研究により省エネ・低炭素社会の実現に貢献できる.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Experimental study of application of molecules with a cyclic head group containing a free radical as organic friction modifiers2020

    • 著者名/発表者名
      X. Zhang, M. Tsukamoto, H. Zhang, Y. Mitsuya, S. Itoh, K. Fukuzawa
    • 雑誌名

      Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing

      巻: 14 号: 4 ページ: JAMDSM0044-JAMDSM0044

    • DOI

      10.1299/jamdsm.2020jamdsm0044

    • NAID

      130007825799

    • ISSN
      1881-3054
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Simultaneous in situ Measurements of Contact Behavior and Friction to Understand the Mechanism of Lubrication with Nanometer-thick Liquid Lubricant Films2018

    • 著者名/発表者名
      H. Zhang, Y. Takeuchi, W. W. F. Chong, Y. Mitsuya, K. Fukuzawa, S. Itoh
    • 雑誌名

      Tribology International

      巻: 127 ページ: 138-146

    • DOI

      10.1016/j.triboint.2018.05.043

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Is the trend of Stribeck curves followed by nano-lubrication with molecularly thin liquid lubricant films?2018

    • 著者名/発表者名
      H. Zhang, T. Yoshimi, K. Fukuzawa, S. Itoh
    • 雑誌名

      Tribology International

      巻: 119 ページ: 82-87

    • DOI

      10.1016/j.triboint.2017.10.028

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 反応分子動力学による熱アシスト磁気記録におけるPFPE潤滑膜のメカノケミカル分解解析2020

    • 著者名/発表者名
      陳星宇,川合健斗,張賀東,福澤健二,伊藤伸太郎,東直輝
    • 学会等名
      IIP2020 情報・知能・精密機器部門(IIP部門)講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] In Situ Measurement of Contact State between Two Sliding Surfaces Lubricated with Nanometer-thick Liquid Films2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Uchida, Y. Li, H. Zhang, Y. Mitsuya, K. Fukuzawa, S. Itoh
    • 学会等名
      International Tribology Conference Sendai 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Numerical Study on the Tribological Conjunction Lubricated with Nanometer-thick Non-polar PFPE Film2019

    • 著者名/発表者名
      W. W. F. Chong, H. Zhang, Y. Mitsuya
    • 学会等名
      International Tribology Conference Sendai 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Coarse-grained Modeling for Molecular Dynamics Simulation of Thin Film Lubrication2019

    • 著者名/発表者名
      H. Zhang, T. Kobayashi, K. Fukuzawa, S. Itoh
    • 学会等名
      International Tribology Conference Sendai 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular Dynamics Simulation of Adsorption of Fatty Acid Additives in Lubricating Oil to Iron Oxide Surface2019

    • 著者名/発表者名
      J. Tang, S. Washio, H. Zhang, K. Fukuzawa, S. Itoh
    • 学会等名
      International Tribology Conference Sendai 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 原子間力顕微鏡を用いた吸着膜と液体の界面スリップ計測2019

    • 著者名/発表者名
      葛谷紘澄,張賀東,福澤健二,伊藤伸太郎
    • 学会等名
      IIP2019 情報・知能・精密機器部門(IIP部門)講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
  • [学会発表] ナノ厚さ液体膜の潤滑メカニズム解明のための固体二面接触状態のその場計測2019

    • 著者名/発表者名
      内田悠斗,張賀東,三矢保永,福澤健二,伊藤伸 太郎
    • 学会等名
      IIP2019 情報・知能・精密機器部門(IIP部門)講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] MPS 法によるナノ厚さ液体膜を介したピンオンディスク摺動の数値シミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      渡部祥太朗,内山知実,張賀東,髙牟禮光太郎,出川智啓
    • 学会等名
      日本機械学会2019年度年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Coarse-grained Molecular Dynamics Simulation of Fatty Acid Additives in Lubricating Oil Sheared by Corrugated Solid Surfaces2018

    • 著者名/発表者名
      H. Zhang, S. Washio, K. Fukuzawa, S. Itoh
    • 学会等名
      Information Storage and Processing Systems and Micromechatronics for Information and Precision Equipment 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Possibility of Mechano-chemical Decomposition of Perfluoropolyether Lubricants in Heat-assisted Magnetic Recording: A Molecular Dynamics Study2018

    • 著者名/発表者名
      H. Zhang, K. Kawai, T. Kobayashi, N. Koga, K. Fukuzawa, S. Itoh
    • 学会等名
      The Asia-Pacific Magnetic Recording Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヘッドディスクインターフェイスにおける潤滑剤移着現象の分子動力学シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      川合健斗,鷲尾翔,小林敬之,張賀東,福澤健二,伊藤伸太郎
    • 学会等名
      日本機械学会2018年度年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 分子動力学法を用いたナノ閉じ込めが紫外線硬化樹脂膜の粘度特性に及ぼす影響の解明2018

    • 著者名/発表者名
      張賀東,横山隼大,福澤健二,伊藤伸太郎
    • 学会等名
      トライボロジー会議2018 秋 伊勢
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 粗さをもつ摺動すきまにおける潤滑油中の脂肪酸添加剤の粗視化分子動力学シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      鷲尾翔,張賀東,福澤健二,伊藤伸太郎
    • 学会等名
      IIP2018情報・知能・精密機器部門(IIP部門)講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 酸化鉄表面への脂肪酸分子の吸着に関する分子動力学シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      鷲尾翔,張賀東,福澤健二,伊藤伸太郎
    • 学会等名
      トライボロジー会議2017春
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 水晶振動子マイクロバランス法を用いた吸着膜上の液体の界面スリップ計測2017

    • 著者名/発表者名
      葛谷紘澄, 張賀東, 福澤健二, 伊藤伸太郎
    • 学会等名
      日本機械学会2017年度年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ナノ厚さ潤滑膜が摺動面間に形成する液架橋の動的挙動に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      内田悠斗,張賀東, 三矢保永,福澤健二,伊藤伸太郎
    • 学会等名
      トライボロジー会議2017秋
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Simultaneous In Situ Measurements of Contact State and Friction to Understand the Mechanism of Lubrication with Nanometer-thick Liquid Lubricant Films2017

    • 著者名/発表者名
      H. Zhang, Y. Mitsuya, Y. Takeuchi, K. Fukuzawa, S. Itoh
    • 学会等名
      World Tribology Congress 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Temperature Dependency of Shear Properties of Nanometer-Thick Liquid Lubricant Films: A Molecular Dynamics Study2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kobayashi, H. Zhang, K. Fukuzawa, S. Itoh
    • 学会等名
      World Tribology Congress 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 張研究室

    • URL

      http://www.is.nagoya-u.ac.jp/dep-cs/nanosurf/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
  • [備考] 名古屋大学 大学院情報学研究科 複雑系科学専攻 張研究室

    • URL

      http://www.is.nagoya-u.ac.jp/dep-cs/nanosurf/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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