2015 Fiscal Year Annual Research Report
全く新しいデザイン潤滑添加剤である酸化グラフェンの開拓
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26289028
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
木之下 博 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (50362760)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
仁科 勇太 岡山大学, その他部局等, 准教授 (50585940)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | トライボロジー / ナノ材料 / ナノコンタクト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、酸化グラフェンをイオン液体および無極性の合成潤滑油であるポリアルファオレフィン(PAO)へ分散し潤滑性の測定を行った。酸化グラフェンは厚さ1nmで横方向のサイズが数十μmを超える一層構造で、その名の通り酸化されている。ただ非常に酸化度が高く炭素の２つに１つは酸素と結合している。そのため、極性の高い水には分散しやすいが、無極性の液体には分散しない。
イオン液体にはイミダゾリウムとBF４のものを用いた。酸化グラフェン水溶液を一度DMFに置換することによって、イオン液体に分散できた。昨年度は待機中のみで実験を行ったが、今年度は真空中、および湿度をコントロールして実験を行った。その結果、湿度が高いとイオン液体のみでは腐食摩耗が生じたが、酸化グラフェンを分散させることによって、腐食摩耗を防ぐことができた。ただ、湿度が小さいときには、イオン液体のみでも低い摩擦・摩耗で、酸化グラフェンを加えても摩擦・摩耗の低減は見られなかった。
さらにPAOに酸化グラフェンを分散させた。この場合、酸化グラフェンに分散剤を結合させて、酸素官能基に炭化水素を結合させて、分散性を向上させている。その結果、無添加に比べて摩擦・摩耗が非常に減少した。ただ水潤滑のように厚い炭素のトライボフィルムは形成されなかった。トライボフィルムは摩擦・摩耗共に劇的に減少させる効果があると思われるので、これが形成される条件を見出すのが今後の方針である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
イオン液体および当初困難が予想されたPAOへも分散を達成でき、さらに無添加に比べて良い摩擦・摩耗を達成する条件も見出されたので、研究計画通りほぼ順調に進んでいると言える。ただ、PAOへの分散に関して、まだ十分でない面もあるので、エステル系潤滑油への分散も今後は試みる。
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| Strategy for Future Research Activity |
水分散について、現状ではタングステンカーバイト球とステンレススチール基板とのみ厚いトライボフィルムが形成されて、非常に低い摩擦となった。このように低くなる他の材料を見出す。
潤滑油分散について、分散性を向上させるためエステル系も試してみる。さらに水分散で見られた厚いトライボフィルムを形成できるように、分散剤、および摩擦材料を最適化する。
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| Causes of Carryover |
摩擦面の摩耗量を測定することが非常に重要だとわかり、触診式の粗さ計を用いて摩耗深さを測定してイガが、それだけでは不十分であった。そのため、次年度にレーザー変位顕微鏡をリースするために繰り越した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
レーザー変位顕微鏡をリースし、摩耗量を見積もる。
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