オニオン構造フラーレンの高速生成およびその潤滑材への適用

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本研究は,形状および粒径のそろったオニオン構造フラーレンを短時間で多量生成する手法を考案し,さらに,生成したオニオン構造フラーレンの固体潤滑材への適用可能性について検討したものである.平均粒径約5nmのダイヤモンドクラスタを原料とし,赤外線加熱炉を使用した熱処理によりオニオン構造フラーレンの短時間多量生成を試み,生成したオニオン構造フラーレンの潤滑特性について調べた.その結果,10mgのダイヤモンドクラスタをアルゴンガス中,最高温度1730℃で1分間加熱することにより,ダイヤモンドクラスタの粒径に対応し,粒径が約10nmとほぼ同一のオニオン構造フラーレンを生成できることを透過型電子顕微鏡観察により確認した.そして,このオニオン構造フラーレンをシリコン円板上に散布し,ベアリング硬球を用いてボールオンディスク式摩擦試験でその潤滑特性を評価した結果,大気中,真空中どちらにおいてもグラファイト粉よりも低い摩擦係数を示すことを明らかにした.また,ダイヤモンドクラスタの加熱保持時間を1〜20分と変化させて得られたオニオン構造フラーレンの潤滑特性に変化は見られず,ほぼ同様であった.そして,オニオン構造フラーレンは,しゅう動面の表面あらさが小さく,しゅう動面材料の硬さが大きいほど,優れた潤滑特性を示すことがわかった.以上の結果から,考案した手法により多量のオニオン構造フラーレンを短時間で生成でき,このオニオン構造フラーレンは固体潤滑材として優れた特性を有することがわかった.