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2015 年度 実績報告書

等質粒径カーボンオニオンの合成および弾性球接触を利用した摩擦制御への応用

研究課題

研究課題/領域番号 25249010
研究機関東京大学

研究代表者

加藤 孝久  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60152716)

研究分担者 崔 ジュン豪  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30392632)
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, その他部局等, 研究員 (40463054)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードカーボンオニオン / イオン注入 / 摩擦特性 / CNP成長 / 超潤滑
研究実績の概要

本研究では,銀薄膜の成膜,カーボンイオン注入,熱処理のプロセスを最適化して,カーボンオニオン超格子の生成を行うことを目的として研究を行った.期間中にイオン注入における各パラメータの影響を検証するとともに,そのメカニズムを明らかにした.カーボンナノ粒子を合成する際には,触媒の働きを果たす銀が不可欠であるが,粒子の形成において銀薄膜の結晶構造が大きな影響をおよぼすことを明らかにした.銀の結晶サイズは成膜時の基板温度で調整できることをつきとめ,実際に調整した.銀の結晶粒が大きくなると,合成される粒子の粒径が減少しつつ,かつ粒子間に連続的な膜構造を形成することが明らかになった.これは、銀の結晶性が高くなるに伴い,カーボンナノ粒子が生成するサイトとなる粒界や欠陥が減少し,カーボンナノ粒子が核生成を起こす確率が減少することが原因と考えられる.一方,粒子成長速度が減少にすると,注入されたカーボン原子はエネルギーの高い銀表面に拡散することを選択するため,粒子状にならず,銀を覆うように膜状に成長することが明らかになった.また,イオン注入量を変化させることにより,カーボンナノ粒子の成長を観察した.粒子ははじめ直径20nm程度まで成長するものの,それ以上は成長しないことが分かった.すなわち粒径のそろったカーボンオニオンを生成することが可能となり,さらに,熱処理温度を最適化することで配列したカーボンオニオンのみからなる膜を生成できることが明らかになった.

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] DLC coating on a trench-shaped target by bipolar PBII2015

    • 著者名/発表者名
      147.Y Hirata, T Kato and J Choi,
    • 雑誌名

      International Journal of Refractory Metals and Hard Materials

      巻: 49 ページ: 392-399

    • DOI

      10.1016/j.ijrmhm.2014.08.005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Friction fade-out at polymer-like carbon films slid by ZrO2 pins under hydrogen environment2015

    • 著者名/発表者名
      M. Nosaka, A. Mifune, M. Kawaguchi, T Shiiba and T Kato
    • 雑誌名

      Proc IMechE Part J

      巻: 229 ページ: 1030-1038

    • DOI

      10.1177/1350650115569857

    • 査読あり
  • [学会発表] 263.The Effect of Tribo Film Formed on ZrO2 Pins on Friction Fade-out When Slid Against Polymer-like Carbon Films under Hydrogen Environment2015

    • 著者名/発表者名
      Takahisa Kato, Masataka Nosaka, Mamoru Tohyama, Masahiro Suzuki
    • 学会等名
      ITC2015, Tokyo
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス(東京都葛飾区)
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-20
    • 国際学会
  • [学会発表] 264.Friction Fade-Out of DLC Composite Films at Heavier Loads under Various Hydrogen Environments2015

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kusaba, Yushi Morisaki, Masataka Nosaka, Takahisa Kato, Masahiro Kawaguchi
    • 学会等名
      ITC2015, Tokyo
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス(東京都葛飾区)
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-20
    • 国際学会
  • [学会発表] 265.Relationship between Surface Force and Friction of Carbon Materials2015

    • 著者名/発表者名
      Hhirokazu Arai, Tomoyuki Inoue, Takahisa Kato
    • 学会等名
      ITC2015, Tokyo
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス(東京都葛飾区)
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-20
    • 国際学会
  • [学会発表] 潤滑環境下における炭素膜の摩擦摩耗特性2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木 雅裕, 新井 大和, 野坂 正隆, 加藤 孝久
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議、姫路
    • 発表場所
      姫路商工会議所(兵庫県姫路市)
    • 年月日
      2015-05-27 – 2015-05-29
  • [学会発表] 高荷重下におけるDLC複合膜の摩擦フェ イドアウトの安定的発現2015

    • 著者名/発表者名
      森崎優志, 野坂正隆, 加藤孝久, 川口雅弘
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議、姫路
    • 発表場所
      姫路商工会議所(兵庫県姫路市)
    • 年月日
      2015-05-27 – 2015-05-29
  • [学会発表] 表面粗さが凝着力分布に及ぼす影響に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      井上 知之, 谷 直亮, 加藤 孝久
    • 学会等名
      日本トライボロジー学会トライボロジー会議、姫路
    • 発表場所
      姫路商工会議所(兵庫県姫路市)
    • 年月日
      2015-05-27 – 2015-05-29

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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