C60コーティングによる超低流体摩擦に関する研究

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フラーレン(C60)を固体表面にコーティングした場合,フラーレン分子は最密結晶構造配置をとり,さらに各分子は超高速で回転しているといわれている.この回転の方向は任意であり,流体力などの強制外力で回転の方向を制御することが可能であると考えられる.したがって,固体壁にフラーレン分子をコーティングしてその上を液体が流れる場合に,固液界面にて液体は一種のスリップをおこし,流体摩擦抵抗が極端に低下することが考えられる.本研究ではフラーレンをコーティングした表面のこのような効果を確認するための基礎的研究を行うことを第一の目的とする.本年は実験装置の設計製作に集中した.当初,現有のAFMを用いて実験装置を製作する予定であったが,AFMの試料テーブルの移動制御が不可能であることがわかった,そこで,微小摩擦試験機を用いて実験装置を製作することにした.実験装置の仕様は,チャンバー内で圧力,温度を制御できるようにし,また,全体を徐振台の上に設置することとした.また,表面が雲母の直交2円筒間(曲率半径5mm)に試料を介在させごく低速度で摩擦させる.このとき,滑りはPZTによって与え,その時に発生する摩擦力を円筒をとりつけたバネの変位から見積もる.この実験装置の製作に半年,調整に3ケ月要したが,装置はほぼ完成した.その後,色々な湿度雰囲気下で予備実験を,凝着力,摩擦力が正しく計測できることを確認した.ただし,表面に付着した水分の影響を正しく見積もることが現在のところ困難であり,これについて装置を改良中である.改良が終わり次第,C60の摩擦特性について実験を行う予定である.