撥水表面上の水滴を利用した微小軸受の開発

利用防水表面上的水滴开发微型轴承

• 批准号: 15760088
• 负责人: 鈴木 健司
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Kogakuin University (2004)The University of Tokyo (2003)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760088/
• 关键词: マイクロマシン; すべり軸受; 撥水性; 表面張力; 摩擦力; 接触角; 転落角; ラプラス圧力; 撥水面

マイクロマシンの可動部では、スケール効果により表面力が体積力に比べて支配的になるため、表面力に起因する摩擦や摩耗の増大が問題となっている。本研究では、表面力の一種である撥水表面上の水の表面張力を利用して、新しい潤滑原理に基づくすべり軸受を開発した。この軸受は、相対運動を行う2平面上に撥水処理を施し、水滴を挟んですべらせる構造になっており、水滴に発生する正のラプラス圧力により荷重を支え、撥水面上での水滴の移動しやすさを利用して潤滑を行うものである。撥水材料としてパラフィンおよびPTFEを用い、撥水面の表面粗さと、水滴の負荷容量、摩擦力の関係を調べた。その結果、表面粗さの増加により負荷容量は増加するが、摩擦力はそれほど変化せず、水滴と固体表面の間に空気がトラップされる場合にのみ摩擦力が急激に減少することが確認された。また、摩擦速度が小さい場合には、摩擦力は速度にはよらず、水滴の外周の長さに比例することが確認された。この結果より、水滴の前縁、後縁に働く表面張力の差が摩擦力の原因となることを仮定して摩擦力の理論式を導き、実験結果と比較したところ、両者がよく一致することが確認され、理論の妥当性が示された。また、摩擦速度が速い場合には、速度の増加とともに摩擦力が増加し、その増分は、水滴が表面上を滑らずに転がっていると仮定したときの粘性力の理論値とよく一致した。このことから、水滴は撥水表面上を転がっており、速度が増加すると水滴内部の流動による粘性抵抗が摩擦力に影響を及ぼすことが確認された。

The cause of the surface force is higher than that of the surface force, and the cause of the surface force is higher than that of the surface force. In this study, the surface force of water on the surface of water is affected by the use of water surface force and the new principle of water slide. On the level 2 of the operation, the water droplets are operated, and the water droplets are operated on the water surface. "Water material", "water", "PTFE", "surface", "surface", "water droplet", "load capacity", "friction", "friction". Test results, surface roughness, load capacity, friction, water droplets, solid surface, air, water droplets, friction, friction, friction and friction. Temperature, friction speed, friction speed, water droplet perimeter ratio, friction speed, friction speed, friction speed and water droplet periphery. The results show that the results are different, the water droplets are in front and rear, the surface force is poor, the friction force is poor, the friction force is measured, the results are compared, and the results are consistent with each other to confirm that the theory is appropriate. Speed, friction, friction, friction and friction. Make sure that the water droplets are affected by the pressure, the speed, the internal flow, the viscous resistance, the friction, and the friction.

项目成果

Flow resistance of a liquid droplet confined between two hydrophobic surfaces

• DOI: 10.1007/s00542-005-0510-z
• 发表时间: 2005-08-01
• 期刊: MICROSYSTEM TECHNOLOGIES-MICRO-AND NANOSYSTEMS-INFORMATION STORAGE AND PROCESSING SYSTEMS
• 影响因子: 2.1
• 作者: Suzuki, K

Kenji Suzuki, Yurika Uyeda: "Load Carrying Capacity and Friction Characteristics of a Water Droplet on Hydrophobic Surfaces"Tribology Letters. 15・2. 77-82 (2003)

Kenji Suzuki、Yurika Uyeda：“疏水表面上水滴的承载能力和摩擦特性”摩擦学快报 77-82 (2003)。

Kenji Suzuki: "Flow Resistance of a Liquid Droplet Confined between Two Hydrophobic Surfaces"Microsystem Technologies. (発表予定).

Kenji Suzuki：“限制在两个疏水表面之间的液滴的流动阻力”微系统技术（待提交）。