カーボン系硬質膜摩擦時ナノ構造層・潤滑油層誘電率その場評価での超低摩擦指針の提案

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H03751
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 梅原 徳次 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70203586)
• 研究分担者: 野老山 貴行 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20432247) ; 徳田 祐樹 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部マテリアル応用技術部プロセス技術グループ, 主任研究員 (30633515) ; 川口 雅弘 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 開発本部マテリアル応用技術部プロセス技術グループ, 上席研究員 (40463054) ; 村島 基之 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70779389) ; 久保 百司 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (90241538)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: カーボン系硬質膜 / 摩擦面その場評価 / 誘電率 / ナノ構造層 / 潤滑油

研究実績の概要

本研究では，「カーボン系硬質膜摩擦時ナノ構造層・潤滑油層誘電率その場評価での超低摩擦指針の提案」を目的とした．このために、本年度は以下の4つの項目を行った。
(1)「潤滑油中超低摩擦発現ナノ構造変化層と境界潤滑層の誘電率のその場評価」(研究分担者：梅原、野老山、村島 ) 本研究で前年度までに試作した装置において、異なる窒素を含羞する種々のカーボン系硬質膜の添加剤含有油中での摩擦において，摩擦力，ナノ構造変化層と潤滑膜の厚さと光学特性（屈折率nと消衰係数k）を同時に計測し、実用的に重要な潤滑油中における超低摩擦発現の必要条件を明らかにした．
(2) 「カーボン系硬質膜の摩擦後のナノ構造層と吸着潤滑層のXPS分析」（研究分担者：野老山、川口、徳田）ディスク上のカーボン系硬質膜の摩擦後のナノ構造層及びサファイア半球表面摩擦 痕に残った吸着潤滑層をXPS分析し、結合種の割合から誘電率の変化の可能性を明らかにした。
(3)「量子化学分子動力学法シミュレーションによる摩擦による カーボン系硬質膜と境界潤滑膜の誘電率と分極率の変化の可能性の実証」（研究分担者：村島、久保）予備実験から、カーボン系硬質膜の分極率が、摩擦により変化することが考えられたが、物理的に正しいか不明である。そこで、カーボン系硬質膜の摩擦面のカーボン構造の量子化学分子動力学シミュレーションを行い、摩擦によるカーボン系硬質膜と境界潤滑膜の誘電率と分極率の変化の可能性を検討した。
(4)「カーボン系硬質膜潤滑油下高面圧接触での超低摩擦指針の提案」（研究分担者：梅原、野老山、村島）これらの結果を統合し、研究代表者が提案した無潤滑中での超低摩擦モデルを検討した．

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Korian Institure for Material Science(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: Korian Institure for Material Science
• [雑誌論文] Realization of near-less friction of ta-CNx coating under R32 refrigerant environment (2022)
  • 著者名/発表者名: Wooyoung Lee, Motoyuki Murashima, Noritsugu Umehara, Takayuki Tokoroyama, Norihisa Horaguchi, Takao Ishimoto
  • 雑誌名: Tribology International 巻: 168 ページ: 107450
  • DOI: 10.1016/j.triboint.2022.107450
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] In situ observation of the formation of MoDTC-derived tribofilm on a ta-C coating using reflectance spectroscopy and its effects on friction (2021)
  • 著者名/発表者名: N. Hashizume, M. Murashima, N. Umehara, T. Tokoroyama and W-Y. Lee
  • 雑誌名: Tribology International 巻: 162 ページ: 107128
  • DOI: 10.1016/j.triboint.2021.107128
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] その場摩擦界面反射分光分析による潤滑下カーボン系硬質膜の摩擦メカニズムの検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 梅原徳次
  • 学会等名: 表面技術協会
  • 招待講演
• [学会発表] EFFECT OF HARD CABONACEOUS COATINGS ON FRICTION AND WEAR PROPERTIES FOR ALUMINIUM ALLOY SLIDE BEARINGS (2021)
  • 著者名/発表者名: Noritsugu Umehara
  • 学会等名: MITC2020
  • 国際学会