液晶ナノ薄膜によるグラファイト・金属表面の潤滑に関する研究

液晶纳米薄膜润滑石墨和金属表面的研究

• 批准号: 18710081
• 负责人: 佐久間 博
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18710081/
• 关键词: トライボロジー; 表面・界面物性; マイクロマシン; メゾスコピック系; 表面力測定; 共振ずり測定; レオロジー; トライポロジー

固体表面間の摩擦・摩耗の理解および制御は、効率的な動力伝達による省エネルギー化や部品の耐久性向上など工学をはじめとする幅広い分野において重要な課題である。本研究課題はナノ共振ずり測定を用い、グラファイト表面や金属表面間に潤滑剤(液晶)を挟み,ナノトライボロジーを直接評価し、低摩擦・低摩耗を実現する潤滑のメカニズムの解明を試みることを目的とする。昨年度のナノ共振ずり測定の結果から、高配向性熱分解グラファイト(HOPG)表面間におけるシアノビフェニル系液晶(4-cyano-4'-hexylbiphenyl(6CB))は、雲母表面間の場合に比べて50倍以上大きな表面間距離から、構造化による粘度増大を示すことがわかった。この原因を調べるため、HOPG表面上の液晶分子の走査トンネル顕微鏡(STM)観察を行った。空気中(24℃)で6CBをHOPG表面上に滴下するだけで、規則正しく配向することがわかった。さらに分子論的描像を得るために、分子シミュレーションによる解析を行った。まずファンデルワールス力を考慮した電子状態計算により、6CBのビフェニルとHOPG表面間のπ-π相互作用により6CB分子がHOPG表面に強く吸着することがわかった。この結果を相互作用パラメータに取り入れた古典分子動力学計算により、室温付近で6CBがHOPG表面上で層状構造を形成することがわかった。またナノ共振ずり測定を金属基板に適用するため、最大高低差10nm以下の平滑なアルミ表面を準備することに成功し、アルミ表面を用いたナノ共振ずり測定が可能となった。本研究により、固体表面間の距離がnmスケールになると固体表面-液晶分子間相互作用が閉じ込められた液晶の物性に大きく寄与することがわかった。またナノ共振ずり測定の実用的な金属表面への展開が可能となった。

The understanding of friction and friction between solid surfaces, the control of friction and friction, and the improvement of durability of chemical components are important issues in engineering This research topic is aimed at the measurement of resonance, surface and metal surface lubrication (liquid crystal), direct evaluation of resonance, low friction and low friction, and the realization of lubrication. The results of resonance measurement in the past year showed that the inter-surface distance between the surfaces of 4-cyano-4'-hexylbiphenyl(6CB) and mica was more than 50 times larger than that between the surfaces of HOPG and mica. The reason for this is that the liquid crystal molecules on the HOPG surface are detected by a microscope (STM). In the air (24℃), the 6CB drops on the surface of the HOPG, and the regular alignment direction drops. The molecular theory of the image obtained, the molecular theory of the image analysis The electronic state calculation of 6CB molecules is based on the π-π interaction between 6CB molecules and HOPG surfaces, and the strong adsorption between 6CB molecules and HOPG surfaces is also considered. The results of these interactions are incorporated into classical molecular dynamics calculations, and layered structures are formed on HOPG surfaces at room temperature. The maximum height difference is less than 10nm, and the surface preparation is successful. In this study, the solid surface-liquid crystal interaction was studied. It is possible to measure the resonance of the metal surface and to develop it.

项目成果

微細ナノ空間中のRohdamine B水溶液の蛍光挙動

精细纳米空间中罗丹明B水溶液的荧光行为

• 发表时间: 2007
• 作者: G.-B.Jung;T.Akazawa;T.Mutai;R.Fujimura;S.Ashihara;T.Shimura;K.Araki;K.Kuroda;福士 大輔
• 通讯作者: 福士 大輔

Anisotropic molecular clustering in liquid ethanol induced by a charged fully hydroxylated silicon dioxide (SiO2) surface

• DOI: 10.1016/j.cplett.2007.10.008
• 发表时间: 2007-11
• 期刊: Chemical Physics Letters
• 影响因子: 2.8
• 作者: Yoshimichi Andoh;Kenji Kurahashi;H. Sakuma;K. Yasuoka;K. Kurihara

Nanorheology of Dioctyl Phthalate Confined between Surfaces Coated with Long Hydrocarbon Chains

邻苯二甲酸二辛酯限制在长烃链涂覆表面之间的纳米流变学

• 发表时间: 2007
• 作者: T.Mutai;K.Araki;Y. Kayano
• 通讯作者: Y. Kayano

Aqueous electrolytes confined between mica surfaces studied by resonance shear measurement

通过共振剪切测量研究限制在云母表面之间的水电解质

• 发表时间: 2007
• 作者: 務台俊樹;田 鎮棟;荒木孝二;佐久間 博;石窪 章;K. Kurihara
• 通讯作者: K. Kurihara

雲母間の液体ナノ薄膜中の色素の蛍光寿命測定

云母间液态纳米薄膜中染料的荧光寿命测量

• 发表时间: 2008
• 作者: J. D. Cheon;T. Mutai K. Araki;河村雄行;佐久間 博;務台 俊樹・荒木 孝二;福士 大輔
• 通讯作者: 福士 大輔