カーボンオニオンの創製とナノトライボロジー特性の発現

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14655066
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 大前 伸夫 神戸大学, 工学部, 教授 (60029345)
• 研究分担者: 田川 雅人 神戸大学, 工学部, 助教授 (10216806) ; 保田 英洋 神戸大学, 工学部, 教授 (60210259)
• キーワード: カーボンオニオン / マイクロ波プラズマCVD / カーボンナノチューブ / ナノトライボロジー

研究概要

気相あるいは固相からの炭素材料の創製に関しては、フラーレンならびにナノチューブには多大の関心が寄せられているが、それらに加えてグラファイトがナノメートルサイズの球に近いタマネギ構造となったカーボンオニオンが存在することが明らかになってきた。これらの先進炭素材料の表面は良好なトライボロジー特性を有するグラファイト層で覆われており、ナノ構造を有する先進炭素材料のトライボロジー特性が明らかになれば、ナノスケールのトライボロジーに多大の貢献ができるものと考えられる。このような観点から本研究では、カーボンオニオンを中心とした先進炭素材料の創製とそれらのトライボロジー特性の解明を試みた。本研究でプラズマの影響を緩和したプラズマCVD装置を開発することにより、50μmを超える高配向カーボンナノチューブの生成が可能となった。さらに高分解透過電子顕微鏡(HRTEM)でナノダイヤモンド微粒子をその場観察しながら、300kVの高電圧電子線を照射し、ナノダイヤモンド微粒子が、カーボンオニオンに構造変化することを見出した。HRTEM観察の結果、この構造変化にはナノダイヤモンド微粒子径の閾値が存在し、粒子径が5nm以下ではカーボンオニオンとなるが、それより大きなナノダイヤモンド微粒子は明確な構造変が生じなかった。さらにカーボンナノチューブのトライボロジー特牲を研究した結果、一般的にべースオイルとして用いられているポリアルファオレフィン(Polyalphaolefin : PAO)中では、摩擦係数が0303と極めて小さな値であった。カーボンオニオンは良好な耐磨耗性を示すことも明らかとした。

研究成果

• [文献書誌] 木之下博: "炭素系材料のマイクロトライボロジー特性におぼす相対湿度の影響"トライボロジー会議予稿集 新潟2003-11. 353-354 (2003)
• [文献書誌] 久米一平: "カーボンナノチューブ生成とマイクロトライボロジー特性"トライボロジー会議予稿集新潟2003-11. 327-328 (2003)
• [文献書誌] 木之下博: "カーボンナノチューブ薄膜のマイクロトライボロジー-走査電子顕微鏡組込みマイクロトライボメーターによる観察-"トライボロジー会議予稿集 東京2004-5. 未定(掲載決定). (2004)
• [文献書誌] Tagawa M.: "Hyperthermal atomic oxygen interaction with MoS2 lubricants relevance to space environmental effects in low earth orbit ? atomic oxygen-induced oxidation-"Tribology Letters. 未定(In press). (2004)
• [文献書誌] Tagawa M.: "Hyperthermal atomic oxygen interaction with MoS2 lubricants relevance to space environmental effects in low earth orbit? effects on friction coefficient and wear life-"Tribology Letters. 未定(In press). (2004)
• [文献書誌] Tagawa M.: "Effect of water adsorption on the microtribological properties of hydrogenated| diamond-like carbon films",Tagawa M., Ikemura M., akayama Y."Tribology Letters. 未定(In press). (2004)