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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.

Friction phenomenon is a physical phenomenon close to the body. In recent years, the development of measurement technology, computer applications in the development of the system, the development of micro-friction, the development of the solution of the system, the development of micro-friction research. It is very important to study the interest of science and technology. The gross national product (GNP) is about 3 trillion yuan (11 trillion yuan). The first step is to make sure that you have a good understanding of the situation. The viewpoint of Weishi app is necessary to understand friction. In this study, atomic force microscope (AFM) and crystal micro-mirror (QCM) method were used to assemble friction micro-mirrors. The purpose of this study was to solve the problem of low friction materials (special structure). The vibration amplitude of crystal oscillator is the period of Gr substrate (0.25 nm). In large cases, the vibration amplitude of crystal oscillator is typical of solid friction. This year, AFM and QCM have developed new measurement techniques for the measurement of crystal vibration in the frequency band. The Q value of the crystal oscillator is large, and the sensitivity of the crystal oscillator is important. In addition, the frequency measurement device is used to measure the frequency of resonance in the kHz band and the frequency of resonance in the tuning fork crystal oscillator. In the case of vibration, the increase in the number of vibrations and the increase in the dispersion of vibrations in the low load region are measured.