| 研究課題/領域番号 |
24K00789
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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
小区分18030:設計工学関連
合同審査対象区分:小区分18030:設計工学関連、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 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
伊藤 伸太郎 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50377826)
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| 研究分担者 |
八木 和行 九州大学, 工学研究院, 教授 (50349841)
野呂 篤史 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (90377896)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2026年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2025年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2024年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
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| キーワード | トライボロジー / ナノトライボロジー / 電気自動車 / 潤滑 / 高分子添加剤 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電気自動車（EV）では，エンジンの替わりにモータ・インバータ・減速機が一体となった電気駆動ユニット（EDU）が心臓部となる．次世代型EDUでは，その内部の「エレクトロニクスの冷却」と「減速機の潤滑」の二つの役割を，油を主成分とする一種類の液体（EDUフルード）で担うことが要請されている．本研究ではEDUの潤滑における重点課題として，境界潤滑の低摩擦化と電気的腐食の抑制の両立に焦点を絞る．表面吸着性と電気特性を精密設計した高分子添加剤を独自開発して，自己修復が可能な高分子境界膜の界面ナノ構造の制御を実現し，二つの重点課題の解決を目指す．
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| 研究実績の概要 |
電気自動車では，モータ・インバータ・減速機が一体となった電気駆動ユニット（EDU）が心臓部となる．次世代型EDUでは，その内部のエレクトロニクスの冷却と減速機の潤滑の二つの役割を，油を主成分とする一種類の液体（EDUフルード）で担うことが要請されている．EDUフルードの開発がEVの耐久性や省エネ性能を左右するキーテクノロジーとなる．本研究ではEDUの潤滑における重点課題として，境界潤滑の低摩擦化と電気的腐食の抑制の両立に焦点を絞る．表面吸着性と電気特性を精密設計した高分子添加剤を独自開発して，自己修復が可能な高分子境界膜の界面ナノ構造の制御を実現し，二つの重点課題の解決を目指す．
高分子を添加したフルードの摩擦界面での力学特性と電気特性を同時に測定する測定法の開発に着手した．研究代表者がこれまでに確立したナノ力学計測法（FWM：ファイバーウォブリング法）を発展させた．FWMは先端を球面(直径数百um)に加工したガラス製光ファイバーをプローブとして用いる．プローブ上端をピエゾアクチュエータで正弦的に加振して，先端で基板上の試料をしゅう動し，そのずり粘弾性を定量化する．導電性を評価するために，プローブ表面に金属膜を被覆し，基板との間に電圧を印加して電気伝導性の隙間依存性を測定することとした．直流から交流までを想定し，電流の測定にはロックインアンプを用いた微小電流測定系を構築した．今後は測定法の原理検証や精度評価の結果に基づき，更なる改良を進める．高分子添加剤の開発については，RAFT法を用いて分子量を制御したポリアルキルメタクリレートの合成に成功した．さらにそれを鉱油に添加したフルードを試料として，ピンオンディスク型摩擦試験機による摩擦特性の評価と，高分子がしゅう動隙間に与える影響の評価を実施した．その結果，高分子により油膜保持機能が向上する傾向が見られた．
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
計画通りに評価法の設計と構築を完了した．さらに本研究に参画する共同研究者との連携により，高分子を独自に合成することに成功し，その摩擦試験まで達成した．本件に関連する学会発表は5件あり，うち1件は共同研究者との連名である．以上の様に，本研究は計画通りに進行し，外部発表成果も得られているため，概ね順調に進展していると判断される．
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| 今後の研究の推進方策 |
FWMを用いたフルードの評価法については，構築した測定系を用いて各種の試料や実験条件において測定精度の評価を行い，必要に応じて改良を検討する．100 nm以下のしゅう動隙間におけるフルードのずり粘弾性評価と電気特性の同時計測の実現を達成目標とする．
フルード中の高分子が表面に吸着した際の界面構造や表面吸着特性の評価に着手する．界面構造の観察には中性子反射率法を用いる．大強度陽子加速器施設（J-PARC）内のソフト界面解析装置（SOFIA）のビームタイムを得ることに成功したため，開発した高分子を用いた実験を実施する．さらにエリプソメータによる膜厚測定に基づき，表面吸着特性を定量的に評価する新しい手法を着想したため，その原理検証を行う．
高分子開発においては，側鎖に導電性をもたせる分子設計に挑戦する．分子量やモノマーの割合を様々に変化させた高分子を精密重合する．高分子を添加する基油には，ポリαオレフィンのほか，ポリアルキレングリコール，およびそれらを混合させたものを用いる．基油の極性は油中での高分子の分子形態や分散性を左右するため，分子構造に合わせて調整する．
高分子添加剤の候補について，ピン・オン・ディスク型摩擦試験機により，摩擦特性を評価する．摩擦試験においては，フーリエ変換赤外分光（FT-IR）による摩擦界面のその場観察を実施する．
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