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われわれは、皮膚の表面で起こる摩擦現象の非線形性が多彩で繊細な触質感発現の一つの原因なのではないかと考えている。特に、ヒトがモノに触れる時は加速度がともなうため、アブノーマルな摩擦現象が起き、莫大な数の時空間パターンが発現する可能性がある。本年度は、正弦運動下におけるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)表面間の摩擦を評価し、非線形運動が摩擦に及ぼす影響を明らかにした。
（１）正弦運動下における摩擦測定 正弦運動下における摩擦評価は、偏心した円盤を回転させてヨークを往復運動させる機構で実現した。摩擦開始後、摩擦係数は速度の増加とともに増加し、その後、再び低下した。PTFEの摩擦過程では、PTFEの摩擦運動と摩擦力の応答の間に時間差δが観察された。この加速に伴う摩擦係数の増加と時間差は、本研究で検討した高分子材料だけでなく、皮膚や毛髪のようなソフトマテリアル表面でも観察される。すなわち、ソフトマテリアルは粘弾性的な力学応答を示すため、摩擦係数の速度依存性や応答の遅れが現れたものと考えられる。
（２）粘弾性モデルに基づいた摩擦モデルの構築 非線形摩擦ダイナミクスにおける理論的枠組みを提供するために粘弾性体表面における摩擦のモデルを構築した。本研究では、物質の剛性ksと粘性率ηのダッシュポットを組み合わせ、粘弾性的な応答を再現し、摩擦過程を往復運動する接触子が滑り出してから静摩擦に達するまでのすべり前摩擦過程と、その後の動摩擦過程の二つ状態についてモデル化を行った。さらに、これらの摩擦モデルに基づいて実験データを解析し、粘弾性的な特性を組み込むことでソフトマテリアルの摩擦現象を俯瞰的に説明できることを確認した。
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