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潤滑界面の構造評価による低摩擦メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 18H03684
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分13:物性物理学およびその関連分野
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

瀬戸 秀紀  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (60216546)

研究分担者 酒井 健一  東京理科大学, 理工学部先端化学科, 准教授 (20453813)
遠藤 仁  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (40447313)
根本 文也  防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 助教 (50615672)
山田 悟史  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (90425603)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
45,370千円 (直接経費: 34,900千円、間接経費: 10,470千円)
2021年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2020年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2019年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2018年度: 27,820千円 (直接経費: 21,400千円、間接経費: 6,420千円)
キーワード摩擦 / 潤滑 / ずり流動 / 中性子散乱 / 中性子反射率 / 界面活性剤 / トライボロジー / ソフトマター / レオロジー / ソフトマター物理
研究成果の概要

潤滑界面における界面活性剤膜の凝集構造とそのずり速度依存性を調べるため、回転粘度計を購入・改造してJ-PARC MLFの中性子反射率計SOFIAにレオロジー中性子反射率同時測定(rheo-NR)装置を設置した。これを用いることにより、2種類の実験を行い以下の成果を得た。1) チョコレートの主成分であるトリアシルグリセロールのV型結晶のずり流動による形成が、固体表面において促進されていることを初めて明らかにした。2) 非イオン性界面活性剤のずり流動場依存性を調べ、界面付近の構造がバルクの構造変化とは大きく違っていることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

この研究では、非イオン性界面活性剤の固体表面におけるずり流動による構造変化を「その場観察」できる、と言うことを示した。これまで「石鹸水はなぜ滑るのか」と言う問いに対して実験的事実をもって答えることはできなかったが、ずり流動場を与えながら中性子反射率測定を行うことにより、バルクの構造変化とは違う変化が起きていることを初めて明らかにした意義は大きい。

報告書

(5件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Neutron-Reflectometry-Based In Situ Structural Analysis of an Additive Aligning Agent for the Alignment of Nematic Liquid Crystals on Solid Substrates2022

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Nemoto, Norifumi L. Yamada, Masahiro Hino, Hiroyuki Aoki, Hideki Seto
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 18 号: 3 ページ: 543-553

    • DOI

      10.1039/d1sm01355f

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thickness and birefringence of thin films assessed by interferometry using a low-cost spectrometer2021

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Nemoto
    • 雑誌名

      Spectroscopy Letters

      巻: 54 号: 9 ページ: 707-714

    • DOI

      10.1080/00387010.2021.1991382

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Installation of a Rheometer on Neutron Reflectometer SOFIA at J-PARC toward Rheo-NR and Observation of the Crystallization Behavior of Cocoa Butter in Chocolate2021

    • 著者名/発表者名
      Nemoto Fumiya、Yamada Norifumi L.、Takabatake Fumi、Seto Hideki
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 33 ページ: 011077-011077

    • DOI

      10.7566/jpscp.33.011077

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ずり流動と中性子反射率の同時測定による界面活性剤の表面吸着構造変化観察2022

    • 著者名/発表者名
      高畠芙弥, 根本文也, 山田悟史, 瀬戸秀紀
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ずり流動による界面活性剤の表面吸着構造変化2021

    • 著者名/発表者名
      高畠芙弥, 根本文也, 山田悟史, 瀬戸秀紀
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 中性子反射率計SOFIAを利用したチョコレートの結晶化観察2020

    • 著者名/発表者名
      根本文也
    • 学会等名
      PF研究会「量子ビームを活用した食品科学」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ずり流動下における界面活性剤の表面吸着構造測定2019

    • 著者名/発表者名
      高畠 芙弥、根本 文也、山田 悟史、瀬戸 秀紀
    • 学会等名
      つくばソフトマター研究会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 中性子反射率計を用いたずり流動下における界面活性剤の表面吸着構造測定2019

    • 著者名/発表者名
      高畠芙弥、根本文也、山田悟史、瀬戸秀紀
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Neutron reflectometry of surfactant aggregates on solid surface under shear flow2019

    • 著者名/発表者名
      Fumi Takabatake, Fumiya Nemoto, Norifumi L. Yamada, Hideki Seto
    • 学会等名
      OKINAWA Colloids 2019 Pre-workshop -5th International Mini-symposium on Surface Forces-
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 中性子反射率計SOFIAへのレオメータの設置とココアバター 結晶化への応用2019

    • 著者名/発表者名
      根本 文也, 高畠 芙弥, 山田 悟史, 瀬戸 秀紀
    • 学会等名
      つくばソフトマター研究会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Installation of Rheometer on BL16 SOFIA at MLF J-PARC and Effect of Shear Flow on Crystallization of Chocolate2019

    • 著者名/発表者名
      Fumiya Nemoto, Norifumi L. Yamada, Fumi Takabatake, Hideki Seto
    • 学会等名
      The 3rd J-PARC Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 中性子反射率計へのレオメータの設置とチョコレート結晶化観察への応用2019

    • 著者名/発表者名
      根本文也
    • 学会等名
      非線形ソフトマター研究会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 水上を泳ぐ液滴の運動モード変化および界面活性剤水溶液の摩擦と潤滑2019

    • 著者名/発表者名
      高畠芙弥
    • 学会等名
      同志社大学生命物理科学セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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