| 研究課題/領域番号 |
17360362
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
材料加工・処理
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| 研究機関 | 福井工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
安丸 尚樹 福井工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (90158006)
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| 研究分担者 |
宮崎 健創 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (50293957)
加藤 寛敬 福井工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (30311020)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2007
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| キーワード | フェムト秒レーザー / アブレーション / 硬質薄膜 / DLC / ナノ構造 / 走査型プローブ顕微鏡 / トライボロジー特性 |
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| 研究概要 |
本研究では、ナノ構造を大面積(15mm×15mm)で均一に加工する技術と線状や網目状など各種パターンで形成する技術を開発し、ナノ加工後のDLC薄膜に対し、(1)実荷重域と(2)微小荷重域のトライボロジー特性の制御性を検討した。(1)実荷重域に対しては、ナノ加工後MoS_2を被覆すると摩擦係数が大幅に減少し、なおかつ耐久性も優れることを見出した。特に、真空中ではDLCのみでは摩擦係数が増加するため、MoS_2の必要性が指摘された。さらに、DLC薄膜表面に数100μm間隔で網目状にパターン化してナノ構造を形成することにより、表面の起伏がほとんど変化しない状態で、摩擦係数が大幅に増加するなどの新現象を見出した。本研究で開発したトライボロジー特性制御技術により、あらさが数10nm以下の変動で、DLC薄膜の摩擦係数を極めて微小な0.02レベルから大幅に大きい数値まで広範囲に変動させることが可能となった。
(2)微小荷重域に対しては、100〜2000μNの荷重範囲で、ナノスクラッチ試験を実施した。その結果、ナノ加工後のDLC薄膜の摩擦係数は、レーザーの照射強度と共に増加する傾向を示すが、レーザーにより照射部表面が軟化し測定用ダイヤモンドチップ(先端半径1μm)がめり込むことによるチップ側面の影響を考慮するなどの対策の必要性が判明した。なお、最適条件でGC化した導電性パスの摩擦係数は、DLCより少し増加する程度と考えられる。また、このスクラッチ条件では、MoS_2薄膜の被覆により摩擦係数はさらに増加傾向を示すことが分かった。このような微小荷重域でのトライボロジー特性の評価は他に報告例がなく、今後も系統的にデータを蓄積し、成果を公表して行きたいと考えている。
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