| 研究課題/領域番号 |
18H03750
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
安藤 泰久 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00344169)
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| 研究分担者 |
中野 美紀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (20415722)
三宅 晃司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究グループ長 (30302392)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | ナノストライプ構造 / 多層膜 / 表面テクスチャリング / 摩擦係数 / 流体動圧 / 歪み / 原子間力顕微鏡 |
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| 研究実績の概要 |
3次元ナノ構造による滑り出し摩擦について検討するために、高荷重かつ低速度の条件が実現できる試験機を新たに開発した．比較のためにマイクロ溝試験片、平面試験片も用いて、潤滑条件下で摺動回数と摩擦係数の関係を調査するなじみ試験，速度と摩擦係数の関係を調査する速度変化試験，停止時間と静止摩擦係数の関係を調査する停止時間試験の3通りの試験を行った．なじみ試験の結果から， 3次元ナノ構造を有する試験片、およびマイクロ溝試験片は繰り返し摩擦によって、パターンの無い試験片と比較して、摩擦が低下する傾向が示された。速度変化試験においては，3次元ナノ構造を有する試験片が最も流体潤滑に移行しやすかった。停止時間試験においても、3次元ナノ構造を有する表面が潤滑油の保持能力が高いことが示された。
つぎに、3次元ナノ構造に、より大きなスケールの溝形状を有する試験片を組合わせて、クロスシリンダ型の接触により、潤滑特性向上に対する溝の作用を検討した。3次元ナノ構造の溝に対して垂直方向に摩擦するとき,対向面上に、間隔を空けて摩擦方向に平行に溝を配置した。速度と摩擦係数の関係を調べたところ、溝間隔を10ミクロンから30ミクロンにすると、摩擦係数が20%ほど低下する傾向が示された。これは、前年度ラスタースキャン摩擦により検討した実験と同様に、摩擦方向に直交方向の溝によって発生した動圧の効果が、摩擦方向に平行な溝によって抑制されたためと推察した。
固体潤滑効果に関して検討するために、シリコン表面に歪みを加えた状態で、原子間力顕微鏡を用い、歪みと摩擦係数の関係を検討した。その結果、弾性有限要素法解析による歪み分布と、原子間力顕微鏡測定による摩擦力分布が一致し、1%程度の歪みで、10%ほど摩擦力が低下した。この結果は、異種材料間の摩擦係数から予測された低下率を超えており、金属の固体潤滑効果を検討する上で重要な指針が得られた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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