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2017 年度 実績報告書

分子間力によって生じる非接触物体間の応力解析とその次世代超高密度磁気記録への応用

研究課題

研究課題/領域番号 15K05764
研究機関鳥取大学

研究代表者

松岡 広成  鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (10314569)

研究分担者 福井 茂壽  鳥取大学, 工学研究科, 特任教授 (40273883)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード表面間力 / 応力分布 / 非接触状態の応力分布 / 材料分布によるせん断応力 / 材料分布による表面間力の変化
研究実績の概要

本研究の目的は、材料分布を有する表面に働く表面間応力(垂直・せん断応力)の理論を構築し、その基本特性を解明すること、およびこれを検証するための実験計測手法の確立、さらには、次世代超高密度磁気ディスク装置における新記録方式の1つであるビットパターンドメディア(BPM)上の磁気ヘッドスライダの浮上特性解析と設計指針の抽出を行うことである。
最終年度においては、まず、前年度までに導出手法を確立した周期的2次元面内方向材料分に対する垂直応力・せん断応力の式に基づいて、球・平面間における各応力分布を求める手法を確立した。球・平面間における応力分布の最小2面間距離依存性,曲率半径依存性,材料分布の空間周期依存性,屈折率依存性等の諸特性を明らかにした。これは、実験においては応力分布を直接得ることができず、特定の形状の固体表面間に働く力が測定されるため、実験と理論との橋渡しを強く意識した解析である。次に、これらを実験的に検証するための手法として、表面力測定装置を使用し、球・平面間の表面力の超高精度測定を試みた。その結果、非接触時の表面力を捉えることができた。また、接触時から2固体表面を引き離す時の凝着力(表面力の1種)について、その表面粗さ依存性を詳細に調べ、基本特性を明らかにした。さらに、表面間力を考慮した磁気ヘッドスライダの浮上特性解析(静特性・動特性)を行い、温度分布および固体表面の適応係数の影響を明らかにした。
これらの成果は、磁気ディスク装置を含む微小機械の設計、ひいては固体接触理論等の基礎科学に重要な役割を果たすものである。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Theoretical study of surface interaction stresses considering one-dimensional material distributions in the in-plane direction based on the Lennard-Jones potential2017

    • 著者名/発表者名
      Matsuoka Hiroshige, Tanaka Teppei, and Fukui Shigehisa
    • 雑誌名

      Microsystem Technologies

      巻: 23 ページ: 5247~5256

    • DOI

      10.1007/s00542-016-3194-7

    • 査読あり
  • [学会発表] 境界面の温度と適応係数を考慮した分子気体潤滑(t-MGL)解析 (t-MGL 特性の数理的考察)2018

    • 著者名/発表者名
      浅田 凌太,篠原 郁哉,種岡 純哉,前川 覚,松岡 広成,福井 茂寿
    • 学会等名
      日本機械学会情報・知能・精密機器部門講演会(IIP2018)
  • [学会発表] 境界面の温度と適応係数を考慮した分子気体潤滑(t-MGL)解析 ―有限幅スライダの静的および動的挙動解析―2018

    • 著者名/発表者名
      篠原 郁哉,浅田 凌太,種岡 純哉,前川 覚,松岡 広成,福井 茂寿
    • 学会等名
      日本機械学会情報・知能・精密機器部門講演会(IIP2018)
  • [学会発表] 表面粗さによる表面エネルギー低減効果に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      種岡 純哉,小林 隼人,長谷川 真之,小俣 有紀子,松岡 広成,加藤 孝久,福井 茂寿
    • 学会等名
      日本機械学会情報・知能・精密機器部門講演会(IIP2018)
  • [学会発表] Theoretical Analyses of Surface Interaction Stresses Considering Two-dimensional Periodic Material Distributions2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroshige Matsuoka, Ryoya Miyake, Satoru Maegawa, and Shigehisa Fukui
    • 学会等名
      米国機械学会(ASME) 情報ストレージ・処理システム部門講演会(ISPS2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical Study of Surface Interaction Force Considering One-dimensional Periodic Material Distribution2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroshige Matsuoka, Toshiki Otani, Takeshi Hikosaka, Satoru Maegawa and Shigehisa Fukui
    • 学会等名
      World Tribology Congress (WTC) 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Accommodation Coefficients on Thermo-Molecular Gas-film Lubrication (t-MGL) Characteristics -Analysis in the Free Molecular Limit-2017

    • 著者名/発表者名
      Shigehisa Fukui*, Shoma Shimizu, Ryota Asada, Fumiya Shinohara, Satoru Maegawa and Hiroshige Matsuoka
    • 学会等名
      World Tribology Congress (WTC) 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 表面粗さが凝着力低減に及ぼす影響 -表面粗さと凝着力の同位置測定-2017

    • 著者名/発表者名
      森 知也,種岡 純哉,小林 隼人,長谷川 真之,小俣 有紀子,前川 覚,松岡 広成,加藤 孝久,福井 茂寿
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議2017春東京
  • [学会発表] 境界面の温度と適応係数を考慮した分子気体潤滑(t-MGL)解析 -任意の温度分布に対する圧力・せん断応力解析-2017

    • 著者名/発表者名
      浅田 凌太,篠原 郁哉,前川 覚,松岡 広成,福井 茂寿
    • 学会等名
      日本機械学会2017年度年次大会
  • [学会発表] 液体超薄膜と表面間力2017

    • 著者名/発表者名
      松岡 広成
    • 学会等名
      日本機械学会2017年度年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 粗さを有する表面の凝着力に関する実験的検討2017

    • 著者名/発表者名
      種岡 純哉,小林 隼人,長谷川 真之,小俣 有紀子,前川 覚,松岡 広成,加藤 孝久,福井 茂寿
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議2017秋高松
  • [学会発表] 分子間相互作用によって生じる固体内部の応力分布2017

    • 著者名/発表者名
      大谷 稔紀,前川 覚,松岡 広成,福井 茂寿
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議2017秋高松
  • [学会発表] 粗さを有する表面の表面エネルギー低減効果に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      種岡 純哉,小林 隼人,長谷川 真之,小俣 有紀子,松岡 広成,加藤 孝久,福井 茂寿
    • 学会等名
      日本機械学会中国四国支部第56期総会・講演会
  • [学会発表] 境界面の温度と適応係数を考慮した分子気体潤滑(t-MGL)解析 ― 速度プロフィールに着目したt-MGL静特性の解明 ―2017

    • 著者名/発表者名
      浅田 凌太,篠原 郁哉,前川 覚,松岡 広成,福井 茂寿
    • 学会等名
      日本機械学会中国四国支部第56期総会・講演会
  • [学会発表] 境界面の温度と適応係数を考慮した分子気体潤滑(t-MGL)ダイナミクス ―スライダ浮上姿勢における適応係数の影響―2017

    • 著者名/発表者名
      篠原 郁哉,浅田 凌太,前川 覚,松岡 広成,福井 茂寿
    • 学会等名
      日本機械学会中国四国支部第56期総会・講演会

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公開日: 2018-12-17  

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