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摩擦誘導超低摩擦ナノ構造層によるスマートトライボシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 25220902
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
研究分野 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関名古屋大学

研究代表者

梅原 徳次  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70203586)

研究分担者 後藤 実  宇部工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (00435455)
月山 陽介  新潟大学, 自然科学系, 助教 (00533639)
野老山 貴行  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20432247)
吉野 雅彦  東京工業大学, 工学院, 教授 (40201032)
川口 雅弘  地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部開発第二部表面・化学技術グループ, 主任研究員 (40463054)
上坂 裕之  岐阜大学, 工学部, 教授 (90362318)
村島 基之  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70779389)
研究期間 (年度) 2013-05-31 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
151,450千円 (直接経費: 116,500千円、間接経費: 34,950千円)
2017年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
2016年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
2015年度: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
2014年度: 62,140千円 (直接経費: 47,800千円、間接経費: 14,340千円)
2013年度: 47,840千円 (直接経費: 36,800千円、間接経費: 11,040千円)
キーワード超低摩擦 / ナノ構造層 / カーボン系硬質膜 / その場計測 / 工学 / 機械工学 / トライボロジー / 摩擦 / ナノ構造変化層
研究成果の概要

摩擦誘導ナノ構造層による超低摩擦の安定指針を得るため2つの装置を試作し、超低摩擦発現モデルを提案した。「超低摩擦発現ナノ構造変化層の摩擦時その場計測装置」により、カーボン系硬質膜の無潤滑時の超低摩擦は摩擦で形成するナノ構造変化層の厚さ、硬さ及び表面粗さが重要で、それらのパラメータを用いた「薄膜固体潤滑理論」が超低摩擦モデルとして妥当であることを定量的に明らかにした。また、「超低摩擦摩擦面の表面エネルギーのESEM内その場評価装置」により、摩耗痕の表面エネルギーの低減が摩擦低減に有効であることを定量的に明らかにし、超低摩擦が発現した際はナノ構造層の内部で摩擦する超低摩擦メカニズムを提案した。

評価記号
検証結果 (区分)

A

評価記号
評価結果 (区分)

A: 当初目標に向けて順調に研究が進展しており、期待どおりの成果が見込まれる

報告書

(10件)
  • 2018 研究進捗評価(検証) ( PDF )
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書   研究概要(研究進捗評価) ( PDF )   研究進捗評価(評価結果) ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 研究概要(採択時) ( PDF )   実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 14件、 招待講演 9件)

  • [国際共同研究] 韓国材料技術研究所(韓国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Clarification of effect of transformed layer and oil film on low friction coefficient of CNx coating in PAO oil lubrication by in-situ observation of friction area with reflectance spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      H. Nishimura, N. Umehara, H. Kousaka, M. Murashima
    • 雑誌名

      Tribology International

      巻: 113 ページ: 383-388

    • DOI

      10.1016/j.triboint.2016.10.029

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tribological properties of ta-CNx coatings with different nitrogen content under oil lubrication conditions2017

    • 著者名/発表者名
      X. Deng, T. Hattori, N. Umehara, H. Kousaka, K. Manabe, K. Hayashi
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 621 ページ: 12-18

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2016.11.025

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microscopic origin of ultra-low friction coefficient between the wear track formed on carbon nitride coating and transfer layer on sliding ball in friction tests under dry N22017

    • 著者名/発表者名
      H. Inoue, S. Muto, S. Arai, H. Wasada, N. Umehara
    • 雑誌名

      Surface & Coating Technology

      巻: 313 ページ: 31-39

    • DOI

      10.1016/j.surfcoat.2017.01.048

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of oil temperature and counterpart material on the wear mechanism of ta-CNx coating under base oil lubrication2017

    • 著者名/発表者名
      X. Liu, R. Yamaguchi, N. Umehara, M. Murashima, T. Tokoroyama
    • 雑誌名

      Wear

      巻: 390-391 ページ: 312-321

    • DOI

      10.1016/j.wear.2017.08.012

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Clarification of high wear resistance mechanism of ta-CNx coating in poly alpha-olefin (PAO) lubrication2017

    • 著者名/発表者名
      X. Liu, R. Yamaguchi, N. Umehara, H.Kousaka, M.Murashima
    • 雑誌名

      Tribology International

      巻: 105 ページ: 193-200

    • DOI

      10.1016/j.triboint.2016.10.016

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Clarification of relationship between friction coefficient and transformed layer of CNx coating by in-situ spectroscopic analysis2016

    • 著者名/発表者名
      H. Nishimura, N. Umehara, H. Kousaka, T. Tokoroyama
    • 雑誌名

      Tribology International

      巻: 93 ページ: 660-665

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Clarification of Low Friction Mechanism for Hydrogenated Amorphous Carbon by In-situ Observation of Frictional Area2016

    • 著者名/発表者名
      H. Nishimura, N. Umehara, H. Kousaka, X. Deng
    • 雑誌名

      Tribology Online

      巻: 11 ページ: 341-347

    • NAID

      130005149911

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mechanical and electrical properties of micron-thick nitrogendoped tetrahedral amorphous carbon coatings2016

    • 著者名/発表者名
      Y.-J. Jang, Y.-J. Kang, K. Kitazume, N. Umehara, J.-K. Kim
    • 雑誌名

      Diamond and Related Materials

      巻: 69 ページ: 121-126

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Clarification of relationship between friction coefficient and transformed layer of CNx coating by in-situ spectroscopic analysis2015

    • 著者名/発表者名
      H. Nishimura, N. Umehara, H. Kousaka, T. Tokoroyama
    • 雑誌名

      Tribology International

      巻: 85 ページ: 950-955

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] In-situ observation of sliding surface of carbonaceous hard coatings with reflectance spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Noritsugu Umehara
    • 学会等名
      4th International Symposium of IFToMM
    • 発表場所
      済州市、韓国
    • 年月日
      2017-03-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] In-situ observation of sliding surface of carbonaceous hard coatings with reflectance spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Noritsugu Umehara, Hidenori Nishimura
    • 学会等名
      ITS-IFToMM-2017 & K-TIS 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wear behavior of tetrahedral amorphous carbon nitride under poly alpha-olefin (PAO) lubrication2017

    • 著者名/発表者名
      X. Liu, R. Yamaguchi, N. Umehara, M. Murashima
    • 学会等名
      International Conference on Manufacturing, Machine Design and Tribology, ICMDT2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wear behavior of tetrahedral amorphous carbon nitride sliding against steel and sapphire disks under PAO oil lubrication2017

    • 著者名/発表者名
      X. Liu, N. Umehara, T. Tokoroyama, M. Murashima
    • 学会等名
      World Tribology Congress 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In-situ observation of friction surface of CNx under repeated sliding in dry nitrogen and base oil lubrication2016

    • 著者名/発表者名
      Noritsugu Umehara
    • 学会等名
      2016 2nd International DLC & Tribology Technical Meeting
    • 発表場所
      昌原市、韓国
    • 年月日
      2016-10-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Clarification of effect of transformed layer and oil film on low friction coefficient of carbonaceous coating in oil lubrication by in-situ observation of friction area2016

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Nishimura, Noritsugu Umehara, Hiroyuki Kousaka, Xingrui Deng, Kazuyoshi Manabe and Keiji Hayashi
    • 学会等名
      Leeds-Lyon Tribology Symposium
    • 発表場所
      リーズ市、英国
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] IN-SITU OBSERVATION OF FRICTION AREA OF CNx COATING IN PAO OIL LUBRICATION2016

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Nishimura, Noritsugu Umehara, Hiyoruki Kousaka, Xingrui Deng
    • 学会等名
      5th International Conference on Integrity, Reliability and Fatigue
    • 発表場所
      ポルト市、ポルトガル
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MECHANICAL AND TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF TA-CNx FILMS PREPARED BY FILTERED ARC DEPOSITION2016

    • 著者名/発表者名
      Xiaoxu Liu, Ryo Yamaguchi, Noritsugu Umehara, Xingrui Deng, Hiroyuki Kousaka
    • 学会等名
      5th International Conference on Integrity, Reliability and Fatigue
    • 発表場所
      ポルト市、ポルトガル
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tribological properties of high hardness ta-CNx coatings deposited by filtered arc deposition with block-on-ring tribotester2016

    • 著者名/発表者名
      Noritsugu Umehara
    • 学会等名
      North American Manufacturing Conference
    • 発表場所
      ロアノーク市、米国
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カーボン系硬質膜の低摩擦現象発現時の摩擦面その場観察2016

    • 著者名/発表者名
      梅原徳次
    • 学会等名
      (社)ニューダイヤモンドフォーラム 平成28年度第2回研究会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] New deposition method for high hardness ta-CNx with a filtered arc deposition and ion beam mixing2015

    • 著者名/発表者名
      N. Umehara
    • 学会等名
      International Conference on Mechanical Engineering and Advanced Materials (ICME-AM 2015)
    • 発表場所
      Kota Kinabulu, Malaysia
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] マイクロ波励起・高密度・基材近接プラズマの基礎とDLC成膜への応用2015

    • 著者名/発表者名
      上坂裕之
    • 学会等名
      2015年真空・表面科学合同講演会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カーボン系硬質膜の摩擦面の摩擦時その場観察2015

    • 著者名/発表者名
      梅原徳次
    • 学会等名
      新無機膜研究会第77回研究会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2015-11-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The Clarification of Low Friction Mechanism for Carbonaceous Coating by In-situ Observation of Frictional Area2015

    • 著者名/発表者名
      H. Nishimura, N. Umehara, H. Kousaka, X. Deng
    • 学会等名
      International Tribology Conference, Tokyo
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Tribological properties of high hardness ta-CNx coatings deposited by filtered arc deposition under boundary lubrication2015

    • 著者名/発表者名
      T. Hattori, N. Umehara, H. Kousaka, Y. Fuwa, M. Kishi
    • 学会等名
      International Tribology Conference, Tokyo
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カーボン系硬質膜の薄膜潤滑理論による摩擦力の推定2015

    • 著者名/発表者名
      梅原徳次
    • 学会等名
      摩擦の科学シンポジウム、日本機械学会2015年度年次大会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent Development in Tribology for Sustainable Society2015

    • 著者名/発表者名
      N. Umehara
    • 学会等名
      6th International Conference on Mechanics and Materials in Design
    • 発表場所
      Azure, Portugal
    • 年月日
      2015-07-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] IN-SITU OBSERVATION OF TRANSFORMED LAYER IN THE FRICTION AREA OF a-C:H SLIDING AGAINST SAPPHIRE2015

    • 著者名/発表者名
      H. Nishimura, N. Umehara, H. Kousaka, X. Deng
    • 学会等名
      International Conference on Manufacturing, Design and Tribology
    • 発表場所
      Okinawa, Japan
    • 年月日
      2015-04-23 – 2015-04-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Microwave-assisted ultra-high-speed plasma CVD and its application to advanced DLC coating system2015

    • 著者名/発表者名
      H. Kousaka
    • 学会等名
      The 6th Advanced Forum on Tribology 2015
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2015-04-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] IN-SITU OBSERVATION OF SLIDING SURFACE OF CARBONACEOUS HARD COATINGS WITH REFLECTANCE SPECTROSCOPY2015

    • 著者名/発表者名
      N. Umehara
    • 学会等名
      Lubricated Contact Cadiz
    • 発表場所
      Cadiz, Spain
    • 年月日
      2015-04-13 – 2015-04-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 摩擦面反射分光その場観察摩擦試験における構造変化層の厚さ及び物性と摩擦係数の関係2014

    • 著者名/発表者名
      西村英典, 野老山貴行, 上坂裕之, 梅原徳次
    • 学会等名
      トライボロジー会議盛岡
    • 発表場所
      盛岡
    • 年月日
      2014-11-05 – 2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Clarification of relationship between friction coefficient and transformed layer of CNx coating by in-situ spectroscopic analysis2014

    • 著者名/発表者名
      H. Nishimuraa, N. Umeharaa, H. Kousakaa, T. Tokoroyama
    • 学会等名
      Leeds-Lyon Tribology Symposium
    • 発表場所
      Leeds, UK
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 摩擦面反射分光その場観察摩擦試験における構造変化層の物性のその場観察

    • 著者名/発表者名
      西村英典,野老山貴行,上坂裕之,梅原徳次
    • 学会等名
      トライボロジー会議2013秋福岡
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] THE CLARIFICATION OF THE RELATIONSHIP BETWEEN TRANSFER LAYER, TRANSFORMED LAYER AND FRICTION COEFFICIENT OF CARBONACEOUS COATING UNDER IN-SITU OBSERVATION OF SLIDING AREA

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Nishimura, Takayuki Tokoroyama, Hiroyuki Kousaka, Noritsugu Umehara
    • 学会等名
      the JSME/ASME 2014 International Conference on Materials and Processing
    • 発表場所
      Detroit, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 窒化炭素膜の摩擦による構造変化層の厚さと物性の摩擦時その場評価方法の提案

    • 著者名/発表者名
      西村英典,梅原徳次、上坂裕之、野老山貴行
    • 学会等名
      日本機械学会機素潤滑設計部門講演会
    • 発表場所
      長野
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-06-20   更新日: 2019-07-29  

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