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複合添加剤によるナノテクスチャ構造の自律形成手法の開発

使用复合添加剂自主形成纳米纹理结构的方法的开发

基本信息

批准号：
21K14065
负责人：
田所千治
金额：
$ 3万
依托单位：
Saitama University
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：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

機械システムの可動部では摩擦損失を低減させるために潤滑油が用いられている。潤滑油は、主成分である基油と極微少量（0.1%程度）の添加剤から成る。潤滑油が摩擦損失を低減させるのは、摩擦面に潤滑膜を形成させて金属同士の接触を妨げるためである。潤滑膜には、基油が流体力学的に作用して形成させる流体膜と、添加剤が金属表面に優先的に吸着して自発的に形成させる自己組織化膜がある。また、自己組織化膜には、添加剤分子がそのまま吸着して形成される吸着膜と、添加剤分子が化学反応して形成される反応膜とがある。本研究では、異なる2種類の添加剤を用いることで反応膜と吸着膜からなる複合ナノテクスチャを自律的に形成させ、低速度・高荷重下においても低摩擦性を維持可能な潤滑システムの創成を目的としている。研究２年目である本年度では、初年度に構築した高温（100 ℃）下において摩擦係数および膜厚分布を計測可能な摩擦試験環境を用いて、反応膜の形成プロセスを調査し、反応膜の形成を促進させる条件を見出した。吸着膜を形成させるモデル添加剤には脂肪酸、反応膜を形成させるモデル添加剤にはZnDTP（ジアルキルジチオリン酸亜鉛）を用いた。同じ炭素数の脂肪酸でも、脂肪酸分子の化学構造の違いにより、吸着膜の形成膜厚やその温度依存性には差があることがわかった。また、ZnDTPを用いた場合では、すべり摩擦下においてナノメートルスケールの凹凸状に反応膜（ナノテクスチャ）を形成させることがわかった。反応膜の平均膜厚はすべり摩擦の速度条件に対して極大を示し、膜形成に適した条件があることを見出した。また、反応膜の膜形成は、環境温度にも影響を受け、形成された反応膜が表面から脱離し難い温度条件を見出すことができた。

The friction loss of the movable part of the mechanical system is reduced. Lubricating oil, main component, base oil, small amount of dust (about 0.1%), additive, etc. Lubricating oil reduces friction loss and forms lubricating film on friction surfaces. Lubricating film formation due to hydrodynamic action of base oil, preferential adsorption of additive on metal surface, and self-organizing film formation The organic film is formed by adsorption of additive molecules and chemical reaction of additive molecules. In this study, two kinds of additives were used, namely, anti-friction film, adsorption film, composite film, self-regulation film, low speed and high load film, low friction property, and possible lubrication film. In the first two years of this study, the friction coefficient and film thickness distribution were measured at high temperature (100 ℃) during construction, and the conditions for promoting the formation of anti-friction film were investigated. Fatty acid is used as a molecular additive to form a sorption film, and ZnDTP (lead jilliurilic acid) is used as a molecular additive to form a reverse membrane. Fatty acids with the same carbon number, chemical structure of fatty acid molecules, adsorption film thickness and temperature dependence When ZnDTP is used, it forms a concave and convex reflective film under friction. The average film thickness of the film is determined by the maximum friction velocity and the optimum film formation conditions. In addition, the film formation of the reflective film is affected by ambient temperature, and the temperature conditions under which the reflective film is formed are difficult to separate from the surface.