Investigation of lubrication properties and low friction mechanism by solid lubricant aiming utilization at elevated temperature space

研究固体润滑剂的润滑性能和低摩擦机理，以高温空间利用为目标

基本信息

批准号：
19K15442
负责人：
高橋綾香
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Teikyo University (2022)National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2021)Chiba University (2019-2020)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-03-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、地球外惑星（極環境惑星）探査計画も積極的に進められており、今までは火星等の低温環境において駆動する探査機やそれに関わる材料等の開発に重点が置かれてきたが、当研究実施中にアメリカ航空宇宙局によって、極高温環境である金星（400～500℃）への再探査計画が公表された。この計画は金星内部へ探査機を送り込み、より詳細な惑星環境を探査する事を目的としている。今までの宇宙開発では地球軌道上での真空特性に優れたMoS2（二硫化モリブデン）が主流でり研究実績も50年分の蓄積がある。しかし、今後は極高温宇宙環境性能も追求する必要があり、本研究では既存の宇宙用潤滑剤であるMoS2の研究蓄積を参考にすることができ、その代替案となりうるWS2（二硫化タングステン）の高温宇宙用特性評価及び開発を行っている。WS2の知名度は少ないが、当研究によってWS2の優位性温度環境が400℃以上であり、MoS2より金星環境での利用に適していることを周知している。2022年度はトライボロジーに関する国際学会で2件発表を行い、当研究の有用性や利点について説明した。また、当研究ではMoS2でも明らかにされていない潤滑メカニズムの解明にも注力しており、その結果についても現時点で明らかになった点を発表をしている。潤滑剤の低摩擦メカニズム解明にはサンプル作成が大変重要であり、最表面をWS2のみで仕上げて摩擦特性試験を実施し、分析を行う必要があるが、共同研究により最表面をWS2のみで成膜可能なコーティング技術について開発を行ってい、そのサンプルを独自に作成した高真空高温摩擦試験機で評価し分析を行っている。同試験機は今まで高真空摩擦試験について調整中であったが、高真空高温環境における摩擦試験で正しいデータが取得できることを確認出来ており、研究目的を達成するための試験設備を順次整えている。

近年来，探索外星行星（极地环境行星）的计划已经积极实施，到目前为止，重点一直在开发在火星和相关材料等低温环境中驱动的航天器。但是，在这项研究中，国家航空航天局宣布了一项计划，重新探索金星，这是一个极其炎热的环境（400-500°C）。该计划的目的是在金星内发送航天器，以探索更详细的行星环境。到目前为止，在地球轨道上具有出色的真空特征的MOS2（Motybdenum二硫化物）一直是主流，并且研究经验已经积累了50年。但是，将来有必要追求超高的温度空间环境性能，并且该研究可用于指代现有的空间润滑剂MOS2上的研究积累，目前正在评估和开发WS2（Tungsten二硫化物）的高温空间基质，这可能是与此的替代品。尽管WS2鲜为人知，但这项研究使其知道WS2的高温环境为400°C或更高，因此比MOS2更适合于金星环境中使用。 2022年，国际摩擦学学会进行了两次演讲，并解释了这项研究的有用性和优势。此外，这项研究的重点是阐明即使在MOS2中也没有揭示的润滑机制，并且还宣布了目前已经揭示的观点。样品制备对于阐明润滑剂的低摩擦机制极为重要，只需要使用WS2完成顶部表面，进行摩擦特征测试和分析。但是，通过协作研究，我们开发了一种涂料技术，该技术仅使用WS2沉积顶部表面，并使用独特的高真空高温摩擦测试仪对样品进行评估和分析。直到现在，测试机一直在调整高真空摩擦测试，但已确认可以通过在高真空高温环境中的摩擦测试获得正确的数据，并且正在一个接一个地准备测试设备以实现研究目标。