| 研究課題/領域番号 |
19H02050
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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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| 審査区分 |
小区分18040:機械要素およびトライボロジー関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
堀切川 一男 東北大学, 工学研究科, 教授 (60173605)
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| 研究分担者 |
山口 健 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50332515)
柴田 圭 東北大学, 工学研究科, 助教 (60612398)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2019年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
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| キーワード | 樹脂複合材料 / 超低摩耗 / オイルレス / 樹脂系複合材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
軸受ではオイルレス潤滑が求められているが，乾燥状態や水・水溶液潤滑下において樹脂材料の軸受は広く用いられていない．これは油潤滑下の鋼材料に比べ，摩耗が著しく大きいためである．そこで，本研究では，粒子状の硬質多孔性材料を，スーパーエンジニアリングプラスチック材料であるポリエーテルエーテルケトンに対して，異なる粒径において同時配合することにより複合材料を開発し，その耐摩耗性を，乾燥状態あるいは水・水溶液潤滑下において，油潤滑下におけるステンレス鋼に対して10倍以上に飛躍的に向上させることを目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，RBセラミックス(RBC)粒子を配合した樹脂系複合材料を開発し，その機械的特性を明らかにするとともに，水潤滑下における摩擦・摩耗特性を実験的に明らかにした．その結果，RBC粒子配合樹脂複合材料の硬度及び強度は，RBCの粒径が減少すると増加することが分かった．また，粒径5μm以下のRBC粒子を20vol%配合したPEEK樹脂及びPOM樹脂が，水中において，低摩擦及び10-9 mm2/N以下の低い比摩耗量を示すことが分かった．この比摩耗量の値は，ステンレス鋼同士の油潤滑による境界潤滑状態の比摩耗量（10-8 mm2/N）の1/10以下であり，優れた耐摩耗性を有することが示された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は，樹脂材料において問題であった低い耐摩耗性を，米ぬかを原料とする硬質多孔性炭素材料RBセラミックス粒子との複合化により解決し，油潤滑下におけるステンレス鋼の10倍以上の耐摩耗性を有する樹脂系複合材料の開発に成功したものである．この研究成果は，従来のしゅう動材料に比べ軽量かつ水による潤滑を長期間可能にする点で学術的意義が高く，また，機械におけるしゅう動システムの環境負荷低減，省エネルギー化に大きく貢献するものであり，カーボンニュートラルの実現に寄与する点で社会的意義は非常に高いといえる．
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