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2015 年度 実施状況報告書

イオン液体と多孔性シリカ膜の複合による超低摩擦系の創製と制御

研究課題

研究課題/領域番号 26820034
研究機関鶴岡工業高等専門学校

研究代表者

荒船 博之  鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90707811)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードメソポーラスシリカ / イオン液体 / 潤滑剤
研究実績の概要

高い熱・酸化安定性と不揮発性を示すイオン液体は高温・真空または極微少量と行った条件下においても有効な潤滑面を形成することが期待される。本研究は外部刺激応答性分子を導入した多孔質シリカ相をイオン液体保持層とし、イオン液体の安定的な保持と能動的な潤滑特性制御を行うことを目的とする。本年度はシリカ界面におけるイオン液体の潤滑特性の検証を行った。
鋳型界面活性剤としてPluronic F127を用いて前駆体溶液を調製し、これをスライドガラス上にスピンコートした後、鋳型を加熱除去する事により細孔径7 nm程度の多孔質シリカ層を形成した。また、潤滑剤としてフッ素を含むイオン液体1-Ethyl-3-methylimidazolium trifluorosulfonylimide(EMIm-TFSI)またはハロゲンフリーイオン液体である1-Ethyl-3-methylimidazolium methylphosphonate(EMIm-MePhos) をガラス界面に導入し、ガラス面間における潤滑特性を検証した。その結果いずれの場合も同等の低摩擦特性が得られた。
また測定後のガラス界面においてEDX測定を行った所、TFSIアニオンを含むイオン液体の場合は摩擦後の表面にフッ素に由来するピークが観測される一方、EMIm-MePhosの場合には見られなかった。したがって、ハロゲンフリーイオン液体を用いる事により、計画において懸念されたトライボ化学反応により生じるハロゲン化物由来の腐食を抑制できるものと考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当初の計画ではSiO2表面の多孔質化による摩擦低減を想定していたが、多孔質膜の形成によるラフネス改善の条件検討が必要となったため、時間を要した。そのため、本研究の目的とする外部刺激応答性分子を利用した潤滑特性の能動制御の検討に遅れが生じた。

今後の研究の推進方策

多孔質シリカ層を形成し、その内部に外部刺激応答性分子としてアゾベンゼン分子を導入することで光刺激による潤滑特性制御について検証を行う。

次年度使用額が生じた理由

当初の予定よりも試薬使用量の抑制等により予算を削減できたため

次年度使用額の使用計画

次年度における物品購入等に充てる

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Lubrication Properties of Ammonium-Based Ionic Liquids Confined between Silica Surfaces Using Resonance Shear Measurements2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kamijo, H. Arafune, T. Morinaga, S. Honma, T. Sato, M. Hino, M. Mizukami, and K. Kurihara,
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 49 ページ: 13265-13270

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.5b03354

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Robust Lubrication System Using an Ionic Liquid Polymer Brush2015

    • 著者名/発表者名
      H. Arafune, T. Kamijo, T. Morinaga, S. Honma, T. Sato, and Y. Tsujii
    • 雑誌名

      Adv. Mater. Interfaces

      巻: 2 ページ: 1500187,1-5

    • DOI

      10.1002/admi.201500187

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Investigation of mechanical properties and internal structure of novel ionic double-nework gels and comparison with conventional hydrogels2015

    • 著者名/発表者名
      K. Ahmed, Y. Watanabe, T. Higashihara, H. Arafune, T. Kamijo, T. Morinaga, T. Sato, M. Makino, M. Kawakami, and H. Furukawa
    • 雑誌名

      Microsyst. Technol

      巻: 22 ページ: 17-24

    • DOI

      10.1007/s00542-015-2630-4

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High voltage electric double layer capacitor using a novel solid-state polymer electrolyte2015

    • 著者名/発表者名
      T. Sato, S. Marukane, T. Morinaga, T. Kamijo, H. Arafune, and Y. Tsujii
    • 雑誌名

      J. Power Sources,

      巻: 295 ページ: 108-116

    • DOI

      10.1016/j.jpowsour.2015.06.116

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] A robust lubrication system based on ionic liquid type polymer brushes combined with molecularly smooth sheets2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Arafune, Toshio Kamijo, Takashi Morinaga, Takaya Sato
    • 学会等名
      International mini-symposium on surface forces
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-01-25 – 2016-01-25
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of ionic liquids between sliding surfaces using resonance shear measurement2015

    • 著者名/発表者名
      Toshio Kamijo, Hiroyuki Arafune, Toshio Morinaga, Takaya Sato, Masaya Hino, Masashi Mizukami, Kazue Kurihara
    • 学会等名
      Pacifichem2015
    • 発表場所
      Convention center (Honolulu, Hawaii)
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Lubrication properties of ionic liquid polymer brushes combined with molecularly smooth sheets” Pacifichem20152015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Arafune, Toshio Kamijo, Takashi Morinaga, Takaya Sato
    • 学会等名
      Pacifichem2015
    • 発表場所
      Convention center (Honolulu, Hawaii)
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] Ionic liquid/polymer composites for low friction materials2015

    • 著者名/発表者名
      Takaya Sato, Takashi Morinaga, Toshio Kamijo, Hiroyuki Arafune, Yoshinobu Tsujii
    • 学会等名
      Pacifichem2015
    • 発表場所
      Convention center (Honolulu, Hawaii)
    • 年月日
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • 国際学会
  • [学会発表] イオン液体を利用した機能高分子の創製2015

    • 著者名/発表者名
      荒船博之
    • 学会等名
      K-ARCシンポジウム2015
    • 発表場所
      メタボロームキャンパス(山形県鶴岡市)
    • 年月日
      2015-12-07 – 2015-12-07
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of the low friction sliding system using ionic liquid2015

    • 著者名/発表者名
      Toshio Kamijo, Hiroyuki Arafune, Takashi Morinaga, Takaya Sato
    • 学会等名
      ITC2015
    • 発表場所
      東京理科大学(東京都葛飾区)
    • 年月日
      2015-09-15 – 2015-09-20
    • 国際学会
  • [学会発表] New low friction systems based on ionic liquid/polymer composite2015

    • 著者名/発表者名
      Takaya Sato, takahi Morinaga, Toshio Kamijo, Hiroyuki Arafune, Yoshinobu Tsujii,
    • 学会等名
      European Polymer Congress 2015
    • 発表場所
      Saxon State Minister of Science and the Arts(Dresden, Germany)
    • 年月日
      2015-06-21 – 2015-06-26
    • 国際学会
  • [学会発表] ダブルネットワークイオンゲルの潤滑特性評価2015

    • 著者名/発表者名
      荒船博之,三浦美紀,上條利夫,森永隆志,富田雄希,本間彩夏,佐藤貴哉
    • 学会等名
      平成27年度繊維学会年次大会
    • 発表場所
      タワーホール船橋(千葉県船橋市)
    • 年月日
      2015-06-10 – 2015-06-12
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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