| 研究課題/領域番号 |
22K14171
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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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| 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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
山下 直輝 京都大学, 工学研究科, 特定助教 (50847746)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | トライボロジー / 原子間力顕微鏡 / 中性子反射率測定 / 有機系潤滑添加剤 / 脂肪酸 / 吸着分子膜 / 金属石鹸膜 / ナノ腐食 / 金属石鹸 / 添加剤 / 潤滑 / 中性子反射率法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
有機系の潤滑添加剤は金属表面に「吸着分子膜」を形成し，「金属石鹸膜」へと変化するが，詳細な現象解明には至っていない．本研究では，この膜の状態変化における摩擦や温度の影響を詳細に評価する．そのために，原子間力顕微鏡を使った吸着力や摩擦力の測定によって添加剤と金属間に働く結合力の温度/時間依存性を明らかにして，物理吸着から化学吸着，および金属石鹸への状態変化について摩擦特性と関連させた評価を行う．また，中性子反射率測定を利用して金属表面の腐食をサブナノメートルレベルで測定することによって，高温環境で金属石鹸膜が生じる際の金属最表面と吸着分子膜の状態変化を詳細に分析する．
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| 研究成果の概要 |
潤滑油中でのin-situ分析に拘り，中性子反射率測定（ＮＲ）によって得た潤滑油／金属界面のミクロ構造と，原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって得たナノトライボロジー特性の関連について評価した．表面が酸化した銅を使用した場合には，時間の経過とともに銅表面に厚い金属石鹸膜が形成され，低い摩擦係数を示すことを確認した．ＮＲの実験では，120℃まで加熱すると，ステアリン酸を使用した場合には銅表面のナノレベルの膜厚減少がみられた反面，重水素化ステアリン酸を使用した場合には明確な膜厚減少は見られなかった．この結果は，ステアリン酸が形成する膜が銅表面の腐食量と同程度の厚さで厚膜化した可能性を示している．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
吸着分子膜がどの段階でどのように金属石鹸膜へと変化し，吸着分子膜と比較してどれほど摩擦を抑制できるのか？という根本的な疑問の解明に向け，実際の摩擦場での有機系潤滑添加剤のふるまいを詳細に評価した．機械の摺動部や金属加工では基本的に熱の発生を伴うため，有機系添加剤が形成する膜の状態変化への温度影響の調査は，高温環境下においても低摩擦を発揮する高性能な添加剤や，摺動部への過度な腐食摩耗を生じさせない添加剤を設計するための指針となり，最終的には機械や金属加工における摩擦ロスの抑制の実現につなげることが可能である．
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