Investigation on orientation mechanism of basal plane of graphite

黒鉛のすべり機構はいくつか提案されているが、いずれもベーサル面のすべりを前提としている。しかし、ベーサル面の滑り機構の前に、ベーサル面の配向機構を理解しなければ、黒鉛の潤滑機構を正しく理解できないことが明らかとなった。そこで本研究では、ベーサル面の配向を誘起する黒鉛と被潤滑面の界面相互作用を明らかにするための研究を行った。本年度はグローブボックスと酸素濃度計を導入し、粉砕雰囲気中の酸素濃度の高精度制御法の確立に向けて実験系を構築した。酸素濃度を高精度に確立する必要がある理由はベーサル面の配向を決定づけるのは、鉄表面のわずか1原子層前後の酸素原子であることが分かっているためである。また、鉄粒子の表面積をKrガスで測定するための手法も確立した。その結果、鉄粒子表面に対する酸素濃度を0.1 原子層単位で制御する手法を確立できた。現在はこの制御された雰囲気中での粉砕実験と組織観察を推進して、黒鉛の潤滑性の雰囲気酸素依存性の評価を進めている。また鉄/黒鉛系のみならず、Nb/黒鉛系での実験も行った。本研究は透過型電子顕微鏡による界面観察が強力なツールとなるが、観察試料の調整において強磁性体では様々な困難があるためである。そこで非磁性のNbを用いて黒鉛の潤滑性の雰囲気酸素に対する変化を分析、評価したところ、Nbでも同様に黒鉛の潤滑性の雰囲気酸素依存性が見いだされた。この発見は今後の界面観察を加速するものと期待される。

黒鉛のすべり機構はいくつか提案されているが、いずれもベーサル面のすべりを前提としている。しかし、ベーサル面の滑り機構の前に、ベーサル面の配向機構を理解しなければ、黒鉛の潤滑機構を正しく理解できないことが明らかとなった。そこで本研究では、ベーサル面の配向を誘起する黒鉛と被潤滑面の界面相互作用を明らかにするための研究を行った。本年度はグローブボックスと酸素濃度計を導入し、粉砕雰囲気中の酸素濃度の高精度制御法の確立に向けて実験系を構築した。酸素濃度を高精度に確立する必要がある理由はベーサル面の配向を決定づけるのは、鉄表面のわずか1原子層前後の酸素原子であることが分かっているためである。また、鉄粒子の表面積をKrガスで測定するための手法も確立した。その結果、鉄粒子表面に対する酸素濃度を0.1 原子層単位で制御する手法を確立できた。現在はこの制御された雰囲気中での粉砕実験と組織観察を推進して、黒鉛の潤滑性の雰囲気酸素依存性の評価を進めている。また鉄/黒鉛系のみならず、Nb/黒鉛系での実験も行った。本研究は透過型電子顕微鏡による界面観察が強力なツールとなるが、観察試料の調整において強磁性体では様々な困難があるためである。そこで非磁性のNbを用いて黒鉛の潤滑性の雰囲気酸素に対する変化を分析、評価したところ、Nbでも同様に黒鉛の潤滑性の雰囲気酸素依存性が見いだされた。この発見は今後の界面観察を加速するものと期待される。