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等質粒径カーボンオニオンの合成および弾性球接触を利用した摩擦制御への応用

研究課題

研究課題/領域番号 25249010
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関東京大学

研究代表者

加藤 孝久  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60152716)

研究分担者 崔 ジュン豪  東京大学, 大学院工学系研究科, 准教授 (30392632)
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, 主任研究員 (40463054)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円)
2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2014年度: 18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)
2013年度: 21,970千円 (直接経費: 16,900千円、間接経費: 5,070千円)
キーワードカーボンオニオン / 摩擦制御 / 熱処理 / CNPクラスタ / 水素雰囲気 / イオン注入 / 摩擦特性 / CNP成長 / 超潤滑 / トライボロジー / カーボンンナノパーティクル / 表面力
研究成果の概要

本研究では,銀薄膜の成膜,カーボンイオン注入,熱処理のプロセスを最適化して,カーボンオニオン超格子の生成を行うことを目的として研究を行った.期間中にイオン注入における各パラメータの影響を検証するとともに,そのメカニズムを明らかにした.粒子ははじめ直径20nm程度まで成長するものの,それ以上は成長しないことが分かった.すなわち粒径のそろったカーボンオニオンを生成することが可能となり,さらに,熱処理温度を最適化することで配列したカーボンオニオンのみからなる膜を生成できることが明らかになった.また,摩擦試験結果から,水素雰囲気下においては摩擦係数が0.01以下の超潤滑を示すことを明らかにした.

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] DLC coating on a trench-shaped target by bipolar PBII2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Hirata, T. Kato, J. Choi
    • 雑誌名

      International Journal of Refractory Metals and Hard Materials

      巻: 49 ページ: 392-399

    • DOI

      10.1016/j.ijrmhm.2014.08.005

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Friction fade out at polymer-like carbon films slid by ZrO2 pins under hydrogen environment2015

    • 著者名/発表者名
      M Nosaka, A. Mifune, M. Kawaguchi, T Shiiba, T Kato
    • 雑誌名

      Proc IMechE part J, J. Engineering Tribology

      巻: On line J 号: 8 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1177/1350650115569857

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and characterization of carbon nanoparticle films prepared by plasma-based ion implantation2014

    • 著者名/発表者名
      Shu Sawai, Yuya Nakahara, Naohiro Matsumoto, Junho Choi, Takahisa Kato, Masahiro Kawaguchi
    • 雑誌名

      Surface and Interface Analysis

      巻: (印刷中) 号: 10-11 ページ: 961-965

    • DOI

      10.1002/sia.5457

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evolution of transfer layers on steel balls sliding against hydrogenated amorphous carbon coatings in ambient air2014

    • 著者名/発表者名
      J Xu, M Kawaguchi and T Kato
    • 雑誌名

      Trib. Intl.

      巻: 70 ページ: 42-51

    • DOI

      10.1016/j.triboint.2013.09.007

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Origin of superlubricity in a-C:H:Si films: a relation to film bonding structure and environmental molecular characteristic2014

    • 著者名/発表者名
      X. Chen, T. Kato and M. Nosaka
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mat. & Interf,

      巻: 27 号: 16 ページ: 13389-13405

    • DOI

      10.1021/am502416w

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural and environmental dependence of superlow friction in ion vapour-depositeda-C:H:Si films for solid lubrication application2013

    • 著者名/発表者名
      X. Chen, T. Kato, M. Kawaguchi, M. Nosaka and J. Choi
    • 雑誌名

      J. Phys. D: appli.Phys

      巻: 46 ページ: 1-11

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanical properties and thermal stability of SiBCN films prepared by ion beam assisted sputter deposition2013

    • 著者名/発表者名
      J Choi, N Hayashi, T Kato, M Kawaguchi
    • 雑誌名

      Diamond and Related Materials

      巻: 34 ページ: 95-99

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ラマン分光法によるDLC膜の機械特性評価および予測(第1報)―トルエン原料ガスを用いたバイポーラPBII&D法により作成したDLC膜―2013

    • 著者名/発表者名
      崔埈豪, 石井啓資, 加藤孝久, 川口雅弘
    • 雑誌名

      トライボロジスト

      巻: 58 ページ: 596-602

    • NAID

      10031189151

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] バイポーラPBII法によるトレンチ形状物へのDLC成膜2013

    • 著者名/発表者名
      平田祐樹, 朴元淳, 崔埈豪, 加藤孝久
    • 雑誌名

      トライボロジスト

      巻: 58 ページ: 841-847

    • NAID

      130006732295

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 263.The Effect of Tribo Film Formed on ZrO2 Pins on Friction Fade-out When Slid Against Polymer-like Carbon Films under Hydrogen Environment2015

    • 著者名/発表者名
      Takahisa Kato, Masataka Nosaka, Mamoru Tohyama, Masahiro Suzuki
    • 学会等名
      ITC2015, Tokyo
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス(東京都葛飾区)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 264.Friction Fade-Out of DLC Composite Films at Heavier Loads under Various Hydrogen Environments2015

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kusaba, Yushi Morisaki, Masataka Nosaka, Takahisa Kato, Masahiro Kawaguchi
    • 学会等名
      ITC2015, Tokyo
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス(東京都葛飾区)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 265.Relationship between Surface Force and Friction of Carbon Materials2015

    • 著者名/発表者名
      Hhirokazu Arai, Tomoyuki Inoue, Takahisa Kato
    • 学会等名
      ITC2015, Tokyo
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス(東京都葛飾区)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 潤滑環境下における炭素膜の摩擦摩耗特性2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木 雅裕, 新井 大和, 野坂 正隆, 加藤 孝久
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議、姫路
    • 発表場所
      姫路商工会議所(兵庫県姫路市)
    • 年月日
      2015-05-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 高荷重下におけるDLC複合膜の摩擦フェ イドアウトの安定的発現2015

    • 著者名/発表者名
      森崎優志, 野坂正隆, 加藤孝久, 川口雅弘
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議、姫路
    • 発表場所
      姫路商工会議所(兵庫県姫路市)
    • 年月日
      2015-05-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 表面粗さが凝着力分布に及ぼす影響に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      井上 知之, 谷 直亮, 加藤 孝久
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議、姫路
    • 発表場所
      姫路商工会議所(兵庫県姫路市)
    • 年月日
      2015-05-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 薄膜の表面力と摩擦特性の関係2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木雅裕,新井大和,井上知之,加藤孝久
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議、盛岡
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都渋谷区)
    • 年月日
      2014-11-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノ粒子添加による銀薄膜のトライボロジー特性2014

    • 著者名/発表者名
      柳本史教,中原優也,澤井周,崔埈豪,加藤孝久
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議, 東京
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都渋谷区)
    • 年月日
      2014-05-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 水素雰囲気下での各種摩擦材料に対するPLC膜の摩擦フリー特性2014

    • 著者名/発表者名
      御舩聡,野坂正隆,加藤孝久,川口雅弘
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議、東京
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都渋谷区)
    • 年月日
      2014-05-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] バイポーラPBII法によるマイクロ・ナノスケールトレンチパターンへの三次元DLCコーティング2013

    • 著者名/発表者名
      崔埈豪,時岡秀行,朴元淳,平田祐樹,加藤孝久
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議・東京
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター、東京
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノ粒子・DLC複合膜のトライボロジー特性評価2013

    • 著者名/発表者名
      中原優也,澤井周,加藤孝久
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議・福岡
    • 発表場所
      アクロス福岡、福岡
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] バイポーラPBII法で合成したカーボンナノ粒子の構造の検証2013

    • 著者名/発表者名
      澤井周,中原優也,崔埈豪,加藤孝久
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議・福岡
    • 発表場所
      アクロス福岡、福岡
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] プラズマイオン注入法によるナノカーボン粒子膜の形成とトライボロジー特性評価

    • 著者名/発表者名
      澤井周,中原優也,松本直浩,崔埈豪,加藤孝久
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議・東京
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター、東京
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of nano carbon onion thin film by plasma-based ion implantation method and its tribological properties

    • 著者名/発表者名
      Shu Sawai,Yuya Nakahara, Naohiro Matsumoto, Junho Choi, Takahisa Kato
    • 学会等名
      5th World Tribology Conference
    • 発表場所
      Turin, Italy
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis and Characterization of High-Density Nano Carbon Particle Film by Plasma-Based Ion Implantation Method

    • 著者名/発表者名
      Shu Sawai,Yuya Nakahara, Naohiro Matsumoto, Junho Choi, Takahisa Kato
    • 学会等名
      15th European Conference on Applications of Surface and Interface Analysis 2013.10.14
    • 発表場所
      Cagliari, Italy
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] プラズマ利用イオン注入法を用いたカーボンナノ粒子膜の合成およびその摩擦・摩耗特性

    • 著者名/発表者名
      澤井周,中原優也,崔埈豪,加藤孝久
    • 学会等名
      第5回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      仙台国際センター, 宮城
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 銀薄膜構造の変化によるカーボンオニオン膜合成への影響

    • 著者名/発表者名
      中原優也,澤井周,崔埈豪,加藤孝久
    • 学会等名
      第5回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      仙台国際センター, 宮城
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノクラスタの合成,応用およびシミュレーションによる構造分析

    • 著者名/発表者名
      澤井周
    • 学会等名
      分子シミュレーションのトライボロジーへの応用研究会第16回研究会
    • 発表場所
      東京海洋大学越中島キャンパス、東京
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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