2020 年度実施状況報告書

イオン液体を用いた新規難削材料用切削油の開発

研究課題

研究課題/領域番号	19K14862
研究機関	東京理科大学
研究代表者	川田将平東京理科大学, 工学部機械工学科, 助教 (60822517)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード	切削 / イオン液体 / 摩擦 / 添加剤 / その場観察 / 分解過程
研究実績の概要	本研究は、イオン液体を用いることで難削材の切削加工を容易にする研究であり、この指標としては、低摩擦・高摩耗を示す必要が有る。また、イオン液体単体で用いる可能性はほぼないため、油や水に溶解し、なおかつイオン液体の特性を損なわない必要が有る。 2019年度においては、イオン液体単体および水に溶解させ、低摩擦を示すイオン液体を合成し、評価してきた。2020年度においては、基油に溶解するイオン液体の合成に成功した。また、これらのイオン液体は、基油の極性、無極性に関わらず溶解するため、非常に魅力的なイオン液体であった。これらのイオン液体の特性は非常に優れたものであり、低摩擦を示したことから、実機を用いて加工油として評価する必要が有る。また、それに同時並行として、実際の摩擦面における現象を理解する必要が有り、今までと同様に四重極質量分析計を用いることで、摩擦面でイオン液体のどのような過程で分解しているのかを調査した。その結果、摩擦開始初期においてもイオン液体の分解は見られないことが確認された。摩擦面と反応膜を形成する場合においては、数十分程度摩擦の誘導時間が必要であることから、この時間スケールで考えた場合、強固な吸着膜が形成されたと考えられる。吸着膜は、短い時間スケールで形成されることから、常に新規摩擦面で摺動を余儀なくされる加工現象においては、本研究で用いたイオン液体の有用性が示されたと考えられる。また、学会発表や論文投稿といった、外部への発信を積極的に行い、他の研究者とのディスカッションを行っている。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 1: 当初の計画以上に進展している理由イオン液体の低摩擦が示されただけでなく、基油に溶解することが確認され、また、摩擦特性を損なうことがないことが確認された。これは当初の予定通りである。また、新型コロナウイルス禍で危ぶまれた、摩擦過程のその場観察も無事に進んでおり、イオン液体の分解過程が理解されつつある。今後は実機を用いて研究を推進する予定である。以上のように実験に関しては、当初の予定通り進展している。一方で、外部への発信として、論文投稿などは、当初の計画以上に進展しており、社会への還元を計画通り進めている。
今後の研究の推進方策	今までの研究で、摩擦試験機を用いた評価において、イオン液体の加工油としての評価を行ってきた。一方で、実際のアプリケーションを考えると、実機での実験が必要不可欠である。最終年度においては、旋盤などの実機を用いることで評価を行う。また、真空チャンバー内で加工を行える装置を作成することで、実際の切削過程でのイオン液体の分解挙動を四重極質量分析計を用いて計測する。
次年度使用額が生じた理由	新型コロナウイルス禍における、構内立ち入り禁止などにおいて、実験数が減ったため、試験片や原子間力顕微鏡のカンチレバーの購入費用を次年度に繰越しとなった。また、同様に多くの学会等がキャンセルとなったため、旅費においては使用額０となり、次年度への持ち越しとなる。また、最終年度においても、学会などがオンラインの場合多くの研究費が使用されないまま残ってしまう。旅費等は他の研究者との議論や研究成果の発信と位置付けていることから、科研費ルール内の費目流用に準じて、投稿論文をオープンアクセスとすることで、成果の発信とする予定である。