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大規模分子シミュレーション・先端計測・化学合成による有機摩擦調整剤の精密分子設計

研究課題

研究課題/領域番号 21H01238
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分18040:機械要素およびトライボロジー関連
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, 教授 (80345925)

研究分担者 安田 耕二  名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 准教授 (70293686)
塚本 眞幸  名古屋大学, 情報学研究科, 講師 (10362295)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023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)
2023年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
キーワードトライボロジー / 境界潤滑 / 分子シミュレーション / トライボロジ
研究開始時の研究の概要

地球温暖化防止のため,摩擦・摩耗によるエネルギー損失や温室効果ガスを極限まで削減できるグリーン潤滑が要請されており,潤滑油の添加剤として高性能な環境に優しい有機摩擦調整剤(OFM)が必須である.しかし,固体二面のナノ摺動すきまにおけるOFM分子挙動の解析・計測は困難で,OFM設計指針は未確立である.本研究では,大規模マルチスケール分子シミュレーション法,およびシミュレーション結果を検証可能な先端計測法を確立し,さらに新規OFM分子を設計・合成し,三者の協働により,OFM含有潤滑系の摩擦・摩耗特性とOFM分子構造の相関を解明し,体系的なOFM分子設計指針を構築する.

研究成果の概要

有機摩擦調整剤(OFM)の体系的な分子設計指針の確立を目指して,大規模分子シミュレーション・先端計測・化学合成の三者の協働により研究を進めた.具体的には,大規模分子シミュレーション法,およびシミュレーション結果を検証・補完可能な計測法を確立し,さらに新規OFM分子を設計・合成した.これらを基盤にして,分子構造が異なるOFMを含有する潤滑系について,OFM分子のナノ特性,OFM吸着膜のマイクロ特性,および系のマクロな摩擦・摩耗特性,の各項目のナノからマクロまでの階層的相関の解明に挑んだ.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は,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」に合致している.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の8.7%の削減につながり,本研究により省エネ・低炭素社会の実現への寄与が見込まれる.

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件) 備考 (6件)

  • [国際共同研究] マレーシア工科大学(マレーシア)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] マレーシア工科大(マレーシア)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] マレーシア工科大学(マレーシア)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Coarse-Grained Molecular Dynamics Simulations of Organic Friction Modifier Adsorption on Rough Surfaces under Shear2024

    • 著者名/発表者名
      Tang Jiahao、Chong William Woei Fong、Zhang Hedong
    • 雑誌名

      Lubricants

      巻: 12 号: 2 ページ: 30-30

    • DOI

      10.3390/lubricants12020030

    • 関連する報告書
      2023 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] Effect of water on mechano-chemical reactions of perfluoropolyether lubricant films in heat-assisted magnetic recording: A reactive molecular dynamics study2023

    • 著者名/発表者名
      Chen Xingyu、Inayoshi Koya、Zhang Hedong、Koga Nobuaki、Fukuzawa Kenji、Itoh Shintaro、Azuma Naoki
    • 雑誌名

      Tribology International

      巻: 187 ページ: 108674-108674

    • DOI

      10.1016/j.triboint.2023.108674

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhancing pressure consistency and transferability of structure-based coarse-graining2023

    • 著者名/発表者名
      Tang Jiahao、Kobayashi Takayuki、Zhang Hedong、Fukuzawa Kenji、Itoh Shintaro
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 25 号: 3 ページ: 2256-2264

    • DOI

      10.1039/d2cp04849c

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of organic friction modifiers using lateral force microscopy and Eyring activation energy model2023

    • 著者名/発表者名
      Hou Jinchi、Tsukamoto Masaki、Zhang Hedong、Fukuzawa Kenji、Itoh Shintaro、Azuma Naoki
    • 雑誌名

      Tribology International

      巻: 178 ページ: 108052-108052

    • DOI

      10.1016/j.triboint.2022.108052

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adsorption Behavior of TEMPO-Based Organic Friction Modifiers during Sliding between Iron Oxide Surfaces: A Molecular Dynamics Study2022

    • 著者名/発表者名
      Chen Xingyu、Yang Juntao、Yasuda Koji、Koga Nobuaki、Zhang Hedong
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 38 号: 10 ページ: 3170-3179

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.1c03203

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecules with a TEMPO-based head group as high-performance organic friction modifiers2022

    • 著者名/発表者名
      Hou Jinchi、Tsukamoto Masaki、Hor Seanghai、Chen Xingyu、Yang Juntao、Zhang Hedong、Koga Nobuaki、Yasuda Koji、Fukuzawa Kenji、Itoh Shintaro、Azuma Naoki
    • 雑誌名

      Friction

      巻: 11 号: 2 ページ: 316-332

    • DOI

      10.1007/s40544-022-0610-0

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Molecular Dynamics Study of Conformations of Polyalkylmethacrylates in Oil and on Iron Oxide Surface2023

    • 著者名/発表者名
      Himanshu Shekhar, Yuma Chikazawa, Xingyu Chen, Hedong Zhang
    • 学会等名
      International Tribology Conference 2023 (ITC2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular Dynamics Study of Shear-induced Desorption Behavior of TEMPO-based Organic Friction Modifiers2023

    • 著者名/発表者名
      Kimberly Ming-Xia Foo, Xingyu Chen, Juntao Yang, Hedong Zhang
    • 学会等名
      International Tribology Conference 2023 (ITC2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ミニトラクション試験機を用いたTEMPO系有機摩擦調整剤の性能評価2023

    • 著者名/発表者名
      侯金赤, 張賀東, 福澤健二, 伊藤伸太郎, 東直輝
    • 学会等名
      トライボロジー会議2023春 東京
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] PAMAのエステル側鎖が油中存在形態に及ぼす影響の分子動力学解析2023

    • 著者名/発表者名
      近澤祐馬, Shekhar Himanshu, 張賀東, 福澤健二, 伊藤伸太郎, 東直輝
    • 学会等名
      日本機械学会2023年度年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] TEMPO系有機摩擦調整剤の表面吸着膜の構造とせん断強度に関する分子動力学解析2023

    • 著者名/発表者名
      森田渓介, Kimberly Ming-Xia Foo, 陳星宇, 塚本眞幸, 張賀東
    • 学会等名
      日本機械学会2023年度年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Measurement of friction and contact behavior between sliding surfaces lubricated with molecularly thin liquid films2022

    • 著者名/発表者名
      Jinchi Hou, Yurun Li, Hedong Zhang, Kenji Fukuzawa, Shintaro Itoh, Naoki Azuma
    • 学会等名
      2022 JSME-IIP/ASME-ISPS Joint Conference on Micromechatronics for Information and Precision Equipment (MIPE2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanochemical reactions of perfluoropolyether lubricant films in the presence of water and oxygen molecules: a reactive molecular dynamics study2022

    • 著者名/発表者名
      Xingyu Chen, Koya Inayoshi, Takumi Aoto, Hedong Zhang, Kenji Fukuzawa, Shintaro Itoh, Naoki Azuma
    • 学会等名
      2022 JSME-IIP/ASME-ISPS Joint Conference on Micromechatronics for Information and Precision Equipment (MIPE2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of functional group and chain length on the structure and strength of adsorbed films of TEMPO-based organic friction modifiers: a computational study2022

    • 著者名/発表者名
      Kimberly Ming-Xia Foo, Juntao Yang, Xingyu Chen, Koji Yasuda, Nobuaki Koga, Hedong Zhang
    • 学会等名
      2022 JSME-IIP/ASME-ISPS Joint Conference on Micromechatronics for Information and Precision Equipment (MIPE2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] TEMPO系有機摩擦調整剤の酸化鉄表面への吸着挙動に関する分子動力学解析2022

    • 著者名/発表者名
      陳星宇, 楊俊韜, 安田耕二, 古賀伸明, 張賀東
    • 学会等名
      トライボロジー会議2022 春 東京
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 摩擦力顕微鏡とEyringモデルを用いた有機摩擦調整剤の特性評価2022

    • 著者名/発表者名
      黄シン雷, 侯金赤, 塚本眞幸, 張賀東, 福澤健二, 伊藤伸太郎, 東直輝
    • 学会等名
      トライボロジー会議2022 秋 福井
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 環状構造とラジカルを含む有機摩擦調整剤の性能に対する官能基の影響2021

    • 著者名/発表者名
      侯金赤,Seanghai Hor, 塚本眞幸,張賀東,福澤健二,伊藤伸太郎,東直輝
    • 学会等名
      日本機械学会2021年度年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ナノ厚さ液体膜を介した固体摺動面間の摩擦特性の数値解析2021

    • 著者名/発表者名
      李雨潤,William Woei Fong CHONG,張賀東,福澤健二,伊藤伸太郎,東直輝
    • 学会等名
      日本機械学会2021年度年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 有機摩擦調整剤の表面吸着特性と摩擦摩耗特性の相関に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      Hong Lian Low, Seanghai Hor, 塚本眞幸,張賀東,福澤健二,伊藤伸太郎,東直輝
    • 学会等名
      トライボロジー会議2021秋 松江
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 張研究室

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 塚本研究室

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] http://www.is.nagoya-u.ac.jp/dep-cs/tsukamoto/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 張研究室

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 塚本研究室

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
  • [備考] 張研究室

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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