| 研究課題/領域番号 |
18H03684
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
瀬戸 秀紀 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (60216546)
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| 研究分担者 |
酒井 健一 東京理科大学, 理工学部先端化学科, 准教授 (20453813)
遠藤 仁 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (40447313)
根本 文也 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 電気情報学群, 助教 (50615672)
山田 悟史 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 助教 (90425603)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | トライボロジー / 界面活性剤 / 摩擦 / 潤滑 / 中性子反射率 |
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| 研究実績の概要 |
潤滑液に添加剤を加えると、固体表面に添加剤の柔らかい膜が形成されることで固体同士の直接接触が妨げられ摩擦が低減されると考えられている。しかしながらその描像を実験的に確認した実例は極めて少ない。そこで本研究では、特に界面活性剤水溶液を潤滑液のモデル系として用い、固体表面における界面活性剤分子の秩序構造とずり応力下での運動状態を実験的に明らかにすることで、分子論的な実験事実に基づいた高潤滑機構の解明を行うことを目的としている。
今年度は、昨年度に引き続き中性子反射率計に設置したコーンプレート型レオメータを用いて、界面活性剤溶液にずり流動を加えた際の粘性変化と固体界面近傍の凝集構造変化の同時測定を行った。非イオン界面活性剤に少量の陰イオン性界面活性剤を加えた水溶液を用い、ラメラ構造をとる条件下でずり速度を次第に増加させていくと、ある点から膜間距離が狭まっていく様子が観測された。その振る舞いを粘性の変化と比較することで、凝集構造の変化に伴ってずり流動化が生じていることが分かった。同様の条件下で二重円筒型レオメータを用いた中性子小角散乱測定を行った結果、バルク中の構造に顕著な変化は見られなかったため、この現象は固体界面近傍で特異的に生じるものであると示唆された。
さらに、イオン性界面活性剤の濃度やずり速度の増加速度を変化させて系統的な実験を行い、粘性と構造変化の傾向を調べた。また、ずり速度を上下させて測定を行い、溶液の粘性や凝集構造に履歴が残ることが確認された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
新型コロナウイルス感染症感染拡大の影響により実験が進めにくい状況であったが、J-PARC内の中性子反射率計に設置したコーンプレート型のレオメータを用いてずり流動下での界面活性剤の表面吸着構造の時間変化と溶液の粘度変化の同時測定を行うことができた。その結果、構造変化と粘性の関連性を検証することができ、有意義な実験データが得られた。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度の実験結果により、ずり速度を上下させることで溶液の粘性や界面活性剤の表面吸着構造に履歴が残ることが確認された。今後はこの結果を踏まえて、繰り返しずり応力を印加した際の界面活性剤溶液の表面吸着構造の振る舞いを調べ、構造変化と粘性変化の要因を明らかにする。また、これまでの実験データの解析を行い、その結果を論文にまとめて発表する。
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