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機械における摺動表面の多くは潤滑油中に晒されており、潤滑下でのトライボロジー現象を真に理解するには、摺動場における固液界面の状態を正確に把握することが重要である。特に、低摩擦特性を有する摺動界面には添加剤による何らかの境界潤滑層が形成されていると言われているが、その物性および挙動はほとんど明らかになっていない。そこで本申請では、次世代型AFMと呼ばれるFM-AFMをトライボロジーユースに改良・応用し、潤滑下における添加剤境界潤滑層の実画像の取得と形成状態の把握を目指す。また、コロイドプローブAFMおよびディスクオンディスク型狭小すきま摺動試験機を用い、狭いすきまにおける境界潤滑層の力学応答および摺動特性を計測する。最終的に、添加剤境界潤滑層の役割を各観点からまとめ、より良い摺動面実現への境界潤滑層の設計指針の提示を目標とすることとした。
本年度得られた成果を以下に示す。
1) FM-AFMを用いて各種材料表面における様々な添加剤吸着層の断面画像を得ることに成功した。またその結果は、中性子反射率法や赤外分光法、水晶振動子微量天秤法等による分析結果と良い一致を示した。
2) コロイドプローブAFMを用いて添加剤吸着層の微視的摺動特性を評価した。中でも極圧剤に関しては、高い圧力で摩擦をすると固液界面に反応被膜が形成され、より低摩擦がもたらされることを実験的に確認した。
3) 実用添加剤であるMoDTCやカルボン酸ナトリウムに焦点を当て分析を行ったところ、それぞれに応じた境界潤滑層の形成を明瞭に捉えることができた。
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