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グラファイト/C60/グラファイト構造の低摩擦状態の解明

阐明石墨/C60/石墨结构的低摩擦状态

基本信息

批准号：
12J00546
负责人：
井上大輔
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Electro-Communications
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

摩擦現象は身近な物理現象でありながら, そのメカニズムは未だに不明な点も多い. 近年の計測技術の発達や, 計算機を用いたシミュレーションの発展に伴い, ナノという微細なスケールから摩擦のメカニズムの解明を目指すナノトライボロジー研究が発展している.このナノトライボロジー研究は, 理学的興味のみならず工学的にも非常に重要である. ある試算によると摩擦で失われるエネルギーは国民総生産(GNP)の約3パーセント(11兆円)に上る. エネルギーを効率よく利用するためには摩擦を制御することが重要である. そのために, 微視的な視点から摩擦を理解する必要があり, そこに研究の意義がある. 本研究は, 原子間力顕微鏡(AFM)と水晶マイクロバランス(QCM)法を組み合わせた摩擦力顕微鏡を作成し, 「グラファイトやフラーレンなどの低摩擦材料(特にグラファイト/C60/グラファイト構造)の低摩擦実現のメカニズムを実験的に解明すること」を目的としている. これまでのグラファイト(Gr)基板を用いた研究から, 水晶振動子の振動振幅がGr基板のポテンシャル周期(0.25nm)よりも大きい場合は典型的な固体摩擦のような振る舞いを示すのに対して, ポテンシャル周期を下回ると急激に動摩擦力が小さくなることが明らかになっている.本年度は, AFMとQCMを用いた新測定技術を更に発展させるため, これまで用いてきたMHz帯のATカット水晶に変わり, Q値の高いSCカット水晶振動子による測定を立ち上げた. 水晶振動子のQ値の大きさは, エネルギー散逸の検出感度に関わる重要なパラメータである. 更に, 測定周波数を下げることでエネルギー散逸の検出感度の向上が見込まれたため, kHz帯の共振周波数を持つ音叉型水晶振動子を用いた測定装置も作成した. これらの振動子を用いることで, 低荷重領域における弾性変形に起因すると思われるばね定数の増加とエネルギー散逸の増加を観測した.

The friction phenomenon is a physical phenomenon that is close to the body, and there are many unknown points in the measurement technology in recent years. The use of computer technology,ナノというFine なスケールから Friction のメカニズムの解明を Eyes refers to すナノこのナノトライボロジー Research は, The interest in science is very important, and the interest in engineering is very important. It is estimated that the total national production (GNP) of the friction loss ratio is about 3 billion yen (11 trillion yen).エネルギーをefficiencyよくutilizationするためにはfrictionをcontrolすることがimportantである.そのために, The point of view of the microscopic view is the necessity of understanding the friction and the meaning of the research. This research is, The interatomic force micromirror (AFM) and the crystal micromirror (QCM) are made by combining the friction force micromirror, 「グラファイトやフラーレンなどのlow friction material(特にグラファイト/C60/グラファイトstructure)のlow-frictionのメカニズムを実験的に明すること」をpurposeとしている.これまでのグラファイト(Gr) substrate is used for いた research から, The vibration amplitude of the crystal oscillator and the Gr substrate's period (0.25nm) are large and the case is typical of solid friction. This year's ポテンシャルcyclic を下注ると极速にdynamic friction が小さくなることが明らかになっている.This year, AFMとQCMをいたNew measurement technologyをchangeに発开させるため,これまで用いてきたMHz帯のATカットcrystalに変わり, Q値の高いSCカットcrystal vibratorによるmeasurementを立ち上げた. Crystal vibratorのQ値の大きさは,エネルギー三级の検出sensitivityに关わるimportantなパラメータである. Moreに, Measuring the frequency of the frequency, The resonance frequency number of the kHz resonance frequency is maintained by the tuning fork type crystal vibrator. The measuring device is manufactured by the manufacturer. The vibrator is used by the manufacturer. In the low load area, the cause of the elasticity change is the cause of the change.