メニスカスフリー原子間力顕微鏡探針の開発とナノ摩擦力の定量化に関する研究

无弯月面原子力显微镜针尖研制及纳米摩擦力定量研究

• 批准号: 13750118
• 负责人: 本田 知己
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: University of Fukui
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750118/
• 关键词: トライボロジー; 超撥水膜; メニスカスフリー; 原子間力顕微鏡; 接触角; ナノ摩擦力; 表面形状

マイクロトライボロジーの分野において長年未解決問題となっている「摩擦力の定量化」に飛躍的進展をもたらす技術の一つに,メニスカス力を無視することができる原子間力顕微鏡の創出がある.そこで,メニスカス力の影響が限りなくゼロに近い「超撥水膜」をコーティングした新発想の原子間力顕微鏡探針を開発し,これを用いることによって,相対湿度の変化に左右されることなく材料自身に起因した摩擦力発生機構を明らかにし,ナノスケールでの摩擦力の定量化方法を確立する.一方で,この超撥水膜と同種材でありながら濡れ性(接触角)のみ異なる被膜を用いて接触角と摩擦力の関係を調べることにより,摩擦力に占めるメニスカス力の割合を定量的に求めることを目的とした.平成14年度は,濡れ性(接触角)の異なる2種類の超撥水膜被膜を用いて接触角と摩擦力の関係について押し付け荷重を変化させて調べることにより,摩擦力の荷重依存性について表面形状の変化から考察した.また,マクロな摩擦理論において無視されてきた摩擦表面の微細形状が摩擦力に及ぼす影響について定量的に求めた.1.超撥水膜では,荷重による表面変形を伴わない条件では,摩擦力は「メニスカス力の影響を除いた一定の凝着力と垂直荷重の和」に比例した真実接触面のせん断力であることがわかった.2.超撥水膜では,メニスカス力の影響が極めて小さく,摩擦力は相対湿度によらず一定であることがわかった.3.表面形状の接戦方向の傾きを9次の近似式で近似して得られた式を1階微分することで求め,水平力との関係を調べた結果,表面形状の傾きの増加とともに,水平力も増加することがわかった.この際も,超撥水膜を用いることにより,相対湿度の影響を排除できることが分かった.

In recent years, there has been an increase in the development of the technology of friction quantification, which has remained unsolved for many years, and the development of technology has led to the rapid development of technology. The mechanical properties of the materials are sensitive to the temperature, the temperature On the other hand, the surface of the water film is the same as that of the material (contact angle). The contact angle, friction, contact angle, contact angle, friction angle, contact angle, contact angle, In the year 14 of Pingcheng, weathering (contact angle), contact angle (contact angle), contact angle, friction force, contact angle, contact angle, contact angle Friction theory, friction theory. 1. The surface shape of the water film, the load, the surface shape, the friction force, the load, the surface, the friction, the friction, the force, the vertical load, the ratio, the contact surface, the breaking force, the contact surface, the friction, the The pressure of the water film, the force, the humidity, the humidity, the temperature, the The approximate formula of the surface shape is obtained by using the approximate formula of the surface shape, the contact direction, the direction, the direction, The temperature of the water film is different from that of the water film, and the humidity of the film is different from that of the water film.