| 研究課題/領域番号 |
22H00261
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
戸高 義一 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50345956)
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| 研究分担者 |
椎原 良典 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90466855)
久保 淳 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (40760335)
光原 昌寿 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (10514218)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
42,640千円 (直接経費: 32,800千円、間接経費: 9,840千円)
2024年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2023年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)
2022年度: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
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| キーワード | トライボロジー / 濡れ / 材料組織 / 格子欠陥 / 表面 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
工業製品のエネルギー損失の多くは摩擦・摩耗によるものであり，これを大幅に低減する学理と技術の確立が，カーボンニュートラル実現のための喫緊の課題である．研究代表者らは，最近，金属表面における潤滑油の濡れ性が摩擦・摩耗特性と強く相関しており，さらにその濡れ性が材料組織と深く関係するという，従来の常識にはない興味深い示唆を得た．本研究では，潤滑油中の摺動環境下での材料表面における濡れの挙動（ナノスケールの動的挙動）を制御するミクロ支配因子を特定する．また，その濡れの挙動に基づいて，サブマイクロ・マイクロスケールの摩擦と摩耗を制御するマクロ支配因子（吸着膜の剥離等）への影響を解明する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，金属種・合金系の結晶構造や微細組織などに加え，潤滑油中の添加剤の種類や溶存酸素が，潤滑油膜の形成・安定性・剥離挙動に与える影響を，摩擦摩耗試験および表面分析を通じて実験的に評価した．また，第一原理計算や分子動力学法による計算機シミュレーションを用いた相補的検討により，粒界の分布や原子スケールの表面粗さが，潤滑油分子の吸着性および潤滑油膜の破断挙動に大きく関与することを明らかにした．これらの成果は，トライボロジー特性の最適化に向けた材料表面設計の有効な指針を提供するものである．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
潤滑油膜の形成や破断は，摩擦や摩耗に直結し，機械要素の信頼性と効率性に大きく関わる重要な現象である．本研究では，金属・合金表面の組織制御が潤滑油分子のふるまいに及ぼす影響を実験的に示すとともに，その因果関係を原子・分子レベルで裏付けた．従来，経験的に語られてきた潤滑不良の要因を，材料組織や分子相互作用という視点から可視化・定量化することに成功し，界面現象の基礎的理解が深まった点で学術的意義が大きい．また，省エネルギー化や機械部品の長寿命化を実現するための潤滑設計に資する知見として，持続可能な社会やカーボンニュートラルの実現に貢献する技術基盤を提供する．
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