量子ビームを用いた摺動界面のメカノオペランド計測に基づく境界潤滑層の動的挙動解析

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H01362
• Research Institution: Doshisha University
• Principal Investigator: 松岡 敬 同志社大学, 理工学部, 教授 (80173813)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平山 朋子 同志社大学, 理工学部, 教授 (00340505)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: トライボロジー / 境界潤滑 / オペランド分析

Outline of Annual Research Achievements

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、摺動条件下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。実機械においては、潤滑油中に複数の添加剤が配合されており、それらが摺動界面に分子鎖状の境界潤滑層を形成するとされているが、摺動条件下におけるそれらの動的挙動は明らかになっていない。そこで本研究では、申請者らがこれまでに立ち上げてきた量子ビームによる固液界面分析手法に摺動機構を組み込むことにより、摺動条件下における境界潤滑層の動的挙動を明らかにすることを目標とする。本年度は、「研究目標①」として中性子反射率法（NR）と摺動機構の組み合わせによるせん断場にある境界潤滑層の物理構造解析を目指し、実験を行った。具体的には、J-PARC BL16にある中性子反射率計SOFIAに狭小すきま摺動試験機を設置することにより、せん断場にある境界潤滑層の物理構造（厚みおよび密度変化）を調べた。NRを用いたこれまでの実験により、例えば、基油に一般的な合成油であるポリアルファオレフィン（PAO）を、添加剤に脂肪酸を用いると、金属／潤滑油界面に高々数nmの境界潤滑層が形成されることを確認している。実験の結果、添加剤分子によって潤滑油／金属界面に形成された境界潤滑層はトライボロジー状況下では高せん断を受けて厚くなる傾向を示すことが分かった。このように添加剤吸着層がトライボ環境下で成長する現象は他の分析手法によっても確認されており、添加剤による低摩擦発現メカニズムの解明に一歩近づく結果が得られた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度の目標として掲げた内容まで順調に実験が進んでおり、概ね計画通りと言える。

Strategy for Future Research Activity

さらなる研究推進に向け、現在、今年度の実験で見つかった問題点をリストアップし、装置の改良を行っている。具体的には、分析領域の面積拡張、配線等の整備であり、改良した装置で次回の実験がすぐに行えるよう、着々と準備を進めている。

Research Products

• [Journal Article] Tomoko Hirayama, Masayuki Maeda, Yuto Sasaki, Takashi Matsuoka, Hiroshi Komiya, Masahiro Hino (2018)
  • Author(s): Tomoko Hirayama, Masayuki Maeda, Yuto Sasaki, Takashi Matsuoka, Hiroshi Komiya, Masahiro Hino
  • Journal Title: Lubrication Science Volume: - Pages: 1-8
  • DOI: 10.1002/ls.1420
  • Peer Reviewed