マイクロマシンのための吸着ガス潤滑法の開発

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本研究グループは,窒素雰囲気環境下での窒化炭素膜と窒化ケイ素セラミックスとの摩擦において,無潤滑の接触にもかかわらず0.01程度の低摩擦係数が発現することを発見している.さらに,同じ材料組み合わせにおいて,窒素ガスを接触面に吹き付ける簡便な手法において0.001オーダの低摩擦係数が得られることを発見している.この潤滑技術をマイクロマシンに応用することを最終目的とする本研究において,2年目の本年は,窒化炭素膜同士のすべり接触において,窒素ガス雰囲気下の湿度の影響を明らかにした.さらに,窒素ガスの吹き付けにより超低摩擦を実現するための材料組み合わせについても明らかにした.得られた主要な結果は,以下の通りである.1.窒素ガス置換したチャンバー内の湿度を制御して摩擦実験を行い,窒素ガス雰囲気下の窒化炭素膜同士のすべりにおける摩擦係数は60%RH以下の湿度領域において,湿度の減少に伴い線形的に減少し,湿度1%RH以下で安定した低い摩擦係数0.01が得られる.2.試験片を90%RHの環境で保管した場合低摩擦が得られなくなることを実験的に明らかにした.さらに,20%RH以下の保管環境であれば安定した低摩擦が得られることを確認した.また一度90%RH環境で保管した試験片であっても大気中で200℃,30分ベーキングをすることで再び,安定した低摩擦を実現できることを明らかにした.3.窒化ケイ素と窒化炭素膜の窒素環境下の摩擦において,摩擦係数が0.03程度から0.2-0.3まで突発的に上昇する現象及び湿度の増加に比例して摩擦係数が高くなる現象が同時に発生することを明らかにした.4.安定した0.01以下の低摩擦を実現するためには窒化炭素膜同士の摩擦が極めて有効であることを実験的に明らかにした.