材料組織からのトライボロジー・エンジニアリング：　濡れる材料表面設計

2022年度は，金属における濡れの挙動を制御するミクロ支配因子を，潤滑油分子の極性基と金属表面原子との吸着面における対応の観点から調査した．また，濡れの挙動と潤滑油中の摺動環境下での摩擦・摩耗特性との関係づけを行った．金属材料組織（材料の先天的・後天的性質）が摺動特性に及ぼす影響を明らかにするため，適切な金属種・合金系を選択・作製し，巨大ひずみ加工・熱処理により材料組織制御を行った．それらの試料について，材料組織と試料表面に形成した吸着膜の電子顕微鏡観察を実施した．微細な材料組織を有する試料では，吸着膜の分布（濡れ）が均一になることが明らかとなった．また，電子顕微鏡内での液中観察を実現するため，特殊観察ステージの開発に着手した．材料組織制御した試料について，油潤滑環境下摩擦摩耗試験により，潤滑油中の溶存酸素の影響を含む，摺動特性を評価した．微細な材料組織を有する試料において摺動特性が優れ，電子顕微鏡にて観察された良好な濡れの挙動と相関が認められた．また，溶存酸素量が少ない場合に，より良好な摺動特性を示した．この現象を化学吸着膜の形成機構と酸化現象の観点から明らかにするため，第一原理計算により酸化鉄, 初期酸化鉄, 鉄表面上における酢酸分子の吸着特性を評価した．その結果，吸着に望ましい表面状態は 鉄 ＞ 初期酸化鉄 ＞ 酸化鉄 であることが明らかとなり，摩擦摩耗試験の結果と良い整合を示した．境界潤滑の分子レベルでのメカニズムを調査するため，粗視化分子動力学法に基づく潤滑シミュレーションを実施した．潤滑油膜を介して摺動する金属表面間を対象とし，油膜の形成・剥離のメカニズムの検討および時定数の評価を進めている．

2022年度は，金属における濡れの挙動を制御するミクロ支配因子を，潤滑油分子の極性基と金属表面原子との吸着面における対応の観点から調査した．また，濡れの挙動と潤滑油中の摺動環境下での摩擦・摩耗特性との関係づけを行った．金属材料組織（材料の先天的・後天的性質）が摺動特性に及ぼす影響を明らかにするため，適切な金属種・合金系を選択・作製し，巨大ひずみ加工・熱処理により材料組織制御を行った．それらの試料について，材料組織と試料表面に形成した吸着膜の電子顕微鏡観察を実施した．微細な材料組織を有する試料では，吸着膜の分布（濡れ）が均一になることが明らかとなった．また，電子顕微鏡内での液中観察を実現するため，特殊観察ステージの開発に着手した．材料組織制御した試料について，油潤滑環境下摩擦摩耗試験により，潤滑油中の溶存酸素の影響を含む，摺動特性を評価した．微細な材料組織を有する試料において摺動特性が優れ，電子顕微鏡にて観察された良好な濡れの挙動と相関が認められた．また，溶存酸素量が少ない場合に，より良好な摺動特性を示した．この現象を化学吸着膜の形成機構と酸化現象の観点から明らかにするため，第一原理計算により酸化鉄, 初期酸化鉄, 鉄表面上における酢酸分子の吸着特性を評価した．その結果，吸着に望ましい表面状態は 鉄 ＞ 初期酸化鉄 ＞ 酸化鉄 であることが明らかとなり，摩擦摩耗試験の結果と良い整合を示した．境界潤滑の分子レベルでのメカニズムを調査するため，粗視化分子動力学法に基づく潤滑シミュレーションを実施した．潤滑油膜を介して摺動する金属表面間を対象とし，油膜の形成・剥離のメカニズムの検討および時定数の評価を進めている．