| 研究課題/領域番号 |
20K14642
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 大阪大学 (2021-2023)
東京理科大学 (2020) |
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研究代表者 |
渡部 誠也 大阪大学, 大学院理学研究科, 助教 (20850035)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 摩擦 / 潤滑メカニズム / 分子吸着膜 / 原子間力顕微鏡 / 分光分析 / 表面分析 / その場観察 / メゾスコピック領域 / 溶媒和構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
混合潤滑状態における摩擦挙動は、その現象の複雑さから、予測をすることが困難であり、摩擦表面における現象の一層の理解が望まれている。本研究課題では、高感度に表面近傍における力を検出可能なFM-AFMを用いて、分子スケールでの潤滑膜ならびに流体分子の空間分布情報を解析し、表面吸着分子と溶媒和分子の詳細な構造の解明に取り組む。さらに、ミクロ領域、メゾスコピック領域、マクロ領域における摩擦試験を行い、潤滑現象をマルチスケールでの実験から解析し、潤滑メカニズムの詳細を明らかにすることを目的とする。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、分子吸着膜上の溶媒和層による摩擦低減メカニズムの解明を目的に①周波数変調原子間力顕微鏡（FM-AFM）を用いた分子吸着膜上の溶媒和構造の観察と、②メゾスコピック領域における摩擦表面観察を行った。①FM-AFMを用いた実験では、油性剤分子吸着膜上に基油分子が形成する溶媒和構造の空間分布情報を明らかにし、それが摩擦低減効果を発揮する荷重域を定量的に評価した。②メゾスコピック領域の摩擦表面観察では、トライボ膜分子の表面形状と分子振動情報を同時取得可能なその場ラマン摩擦試験機を開発した。開発した装置により、ZDDP由来トライボ膜の形成過程における膜厚増加に伴う化学組成の変化を明らかにした。
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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、溶媒和構造の空間分布とその摩擦低減効果を関連付けること、ならびに、メゾスコピック領域におけるトライボフィルムの形成過程の膜厚と化学情報を同時に観察することを達成した。本研究の計測・解析手法および開発した装置は、油性添加剤や極圧剤などの広範な潤滑油添加剤の潤滑メカニズム解明に有効であると考えられる。今日まで、潤滑油の開発、摩擦材料の選定は経験則に基づくものが多い。これは、潤滑状態における現象理解が、それを制御するまでの水準に達していないことに起因する。本研究の成果は、そのような潤滑現象のより一層の理解を助け、潤滑技術の向上に繋がると考えられる。
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