| 研究課題/領域番号 |
17K14430
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
物理化学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
大谷 優介 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70618777)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 第一原理分子動力学法 / 密度汎関数強束縛分子動力学法 / トライボロジー / トライボケミストリー / トライボ化学反応 / 水潤滑 / ケイ素系セラミックス |
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| 研究成果の概要 |
機械のエネルギーロスを減少させるために摩擦の低減が強く求められており、摩擦が誘起する化学反応を利用した摩擦低減技術が注目されている。本研究では、摩擦が誘起する化学反応を明らかにし、低摩擦・低摩耗に向けた材料設計を行うことを目的とし、量子化学計算に基づく摩擦シミュレーション手法の構築とケイ素系材料をターゲットとした摩擦シミュレーションを行った。高精度計算が可能な手法と大規模計算が可能な手法を組み合わせることで、摩擦に誘起される化学反応の詳細なプロセスから低摩擦発現メカニズムまでを明らかにした。また、実験グループとの共同研究からシミュレーション結果の実証を行い、低摩擦な材料の設計指針を構築した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、ケイ素系材料を対象とし、摩擦が誘起する化学反応がもたらす潤滑膜形成機構と超低摩擦メカニズムを明らかにし、低摩擦な材料設計指針を提案した。従来の類似研究では、摩擦が誘起する化学反応プロセスの解析にとどまっていたのに対し、本研究では化学反応がもたらす超低摩擦発現のメカニズムを初めて明らかにした。これにより、今後、ケイ素系材料を用いる微小電気機械システムや水潤滑システムなどにおいて、低摩擦・低摩耗な摺動材料の設計が期待できる。
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