| 研究課題/領域番号 |
21K20402
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 横浜国立大学 (2022)
京都工芸繊維大学 (2021) |
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研究代表者 |
大久保 光 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 助教 (50906352)
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| 研究期間 (年度) |
2021-08-30 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021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 | セルロースナノファイバー / トライボロジー / その場観察 / 超低摩擦 / オペランド計測 / 分光分析 / 表面改質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，新たな機械要素用バイオマス材料として有望な「100%セルロースナノファイバー（CNF）成形体」の未知な潤滑機構を「摩擦界面のその場分光分析システム」により解明し，得られた知見に基づき，CNF成形体の高機能化を果たすことで，摺動機械要素に応用可能な次世代バイオマス摺動材料の創製を試みる．「100%CNF成形体」は，セルロース分子から構成されたナノファイバー構造体である．従来の機械材料と比較しても遜色ない強度物性を有する「100%CNF成形体」を摺動機械要素材料として応用可能となれば，摺動機械要素の脱石油資源化が可能となるものと考えた．その実現可能性を見極め，具現化を目指す研究である．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，100%セルロースナノファイバー（CNF）で構成された成形体：CNF成型体の基礎的なトライボロジー特性の調査及びその摩擦面構造について調査した．その結果，CNF成形体は特定の潤滑条件：極性油中もしくは高温乾燥摩擦条件において超低摩擦性を示すことが確認された．極性油中では，CNFの官能基変性が進行し，特異な界面構造を形成することで低摩擦性が発現するものと結論した．また，高温乾燥摩擦条件では，摩擦界面において，非晶質なCNFが形成されることが確認され，そのような特異な膜が摩擦低減作用をもたらすものと結論した．今後は，CNF成型体のさらなる潤滑機構の解明とそれに基づく高機能化を目指す．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
CNFを材料に導入することで，機械特性やトライボロジー特性を制御しようとする研究開発はこれまでも実施されているが，いずれも材料に対するセルロース・CNF濃度は数％程度であり，そのトライボロジー現象は母材の材料に依るところが大きい．本研究は，単成分で高い機械的強度と特異的な特性を有するCNFを濃度100%の成形体として摺動材料として取い，超低摩擦性を獲得するシステム設計を見出した点で，学術的・産業的な意義は大きい．また，本研究で扱ったCNF成型体は，カーボンニュートラルに資する100%バイオマス素材で構築された材料であり，この100%CNF成型体の実用性を示した本研究の社会的意義は大きい．
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