| 研究領域 | 水圏機能材料：環境に調和・応答するマテリアル構築学の創成 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H04517
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 公立小松大学 |
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研究代表者 |
粕谷 素洋 公立小松大学, 生産システム科学部, 准教授 (00582040)
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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 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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 | 水潤滑 / 赤外分光 / 摩擦 / ソフト材料 / 水構造 / 水和 / 高分子電解質 / 全反射赤外分光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水潤滑ソフト材料は低環境負荷や高生体親和性といった利点があり、船舶用軸受けや医療用シリンジに利用されている．水潤滑材料間の水の構造・特性評価は埋もれた界面の動的挙動が対象であるために困難であり，学術的，系統的な理解が進んでおらず，材料改良や機械設計を大きく妨げる原因となっている．
本研究計画では，摩擦in-situ 赤外分光装置を開発し，これを基に動的水構造の観測に基づ低摩擦発現の機構の分子レベルでの解明を行うとともに、基材・潤滑剤の動的分子挙動の評価手法としての確立を目指す．得られる潤滑機構は，水の力学的動的特性の学理構築に献し，水潤滑材料の改良や機械設計を飛躍的に発展させると期待できる．
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| 研究実績の概要 |
水潤滑は一般的な油潤滑と比べて低環境負荷や高生体親和性といった利点があり、船舶用軸受けやウォーターポンプ、医療用シリンジなどに利用されている．一方で，水潤滑材料間の水の直接的な構造・特性評価は埋もれた界面の動的挙動が対象であるために困難であり，学術的，系統的な理解が進んでおらず，材料改良や機械設計を大きく妨げる原因となっている．これまでの含シリコン水潤滑材料やゴムと氷の界面層における水分子の粘性・摩擦挙動の解明の研究経験を基にして，本研究課題ではせん断下におけるin-situ な直接分子観測が可能な摩擦in-situ 赤外分光装置を開発し，これを用いて動的水構造の観測に基づく低摩擦発現の機構の分子レベルでの解明を行った．
具体的には，まず市販の赤外分光装置を基にして，せん断しながら(摩擦in-situ)，潤滑剤中の基材間の接触部分について，全反射赤外スペクトル測定が可能な装置を開発した．この装置を用いて，実際に水潤滑中の高分子電解質修飾プラスチック(AMPS-HEMA共重合体)に適用した結果，3200-3600 cm-1付近に水の伸縮振動ピークが観測され，せん断速度の増加とともなうピーク強度が増加とスペクトル系の変化が確認できた．このスペクトル変化について多変量解析による解析を行った結果から，せん断に伴って高分子と水和する水が増加して潤滑膜として機能する，という潤滑機構を明らかにできた．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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