2015 Fiscal Year Annual Research Report
潤滑メカニズム解明のための潤滑剤の界面分子構造のその場観察・分析法に関する研究
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14J00744
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
渡部 誠也 東京理科大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | SFG分光分析 / その場観察 / トライボロジー / 摩擦 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、「バルクおよび界面における分子のその場観察手法の確立、およびバルク・界面における分子挙動の総合的解釈によるイオン液体等の潤滑メカニズムの解明」であり、当初の予定では本年度はイオン液体を用いたSFGその場観察を行い、イオン液体の潤滑メカニズム解明に向けた実験を行う予定であった。しかしながら昨年度では、本課題の中核を担う和周波発生分光分析による摩擦界面その場観察は、装置の開発を終え、動的状態の観察が可能であることが確かめられた段階であった。これはSFGその場観察の試みはこれまでに報告例がなく、測定手法の確立と得られたデータの解析、解釈を一から行う必要があったためである。同時に、この観察成功の意義は大きく、関連分野に与えるインパクトも大きい。そのため、SFGによる摩擦界面その場観察の手法確立とその有用性の実証を本年度の優先課題とした。具体的には、当初予定していたイオン液体よりシンプルなステアリン酸を添加した油系での測定を行い、本手法の有用性実証を試みた。その結果、ステアリン酸分子吸着膜が摩擦によるせん断場の有無により構造変化を起こす現象を捉えることに成功した。この結果は、これまで未解明だった実際の摩擦界面における分子吸着膜の摩擦低減メカニズム解明に大きな進展をもたらすものであり、新規潤滑剤の開発やこれまで経験則に頼っていた潤滑剤の設計に指針をもたらすことに繋がる重要な成果である。得られた成果は、2件の国内学会と2件の国際学会の場で発表を行った。予想通りに学会発表では反響が大きく、国際学会におけるポスター発表では1件の賞を受賞した。現在、筆頭著者としての英文ジャーナルへの投稿中論文が1件、準備中の論文が1件ある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
SFG分光分析を用いた摩擦界面その場観察はこれまでに成し遂げた者がいない研究で、測定手法の確立と得られたデータの解析、解釈を一から行う必要があった。しかしながら、本年度はそれらの課題を克服し、SFG分光分析を用いた摩擦界面その場観察手法の確立と有用性の実証をすることができた。当初予定にあったイオン液体を用いた測定はできなかったが、本年度の成果はそれを補って余りあるものと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画では、イオン液体を測定対象に用いると記載したが、本年度は一般的な油性剤であるステアリン酸を測定対象とし、観察手法の確立と有用性の実証を行った。本年度の研究では摩擦材に石英とサファイヤを用いており、実際の機械部品等の摩擦とは材料条件が異なっている。そのため、今後は鉄鋼材表面におけるステアリン酸吸着膜の摩擦界面その場観察を予定している。加えて、最終的には当初の計画通り、イオン液体を用いた摺動の摩擦界面その場観察へと発展させていく予定である。
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