トライボ化学反応制御に基づく大気中無潤滑下での超低摩擦システムの開発

窒化炭素膜を用いた摩擦システムにおけるトライボ化学反応機構並びに摩耗機構の解明，及び大気中での無潤滑超低摩擦システムの開発を最終的な目的とする本研究において，2年目の本年は，窒素ガス環境での窒化炭素膜の摩擦・摩耗特性を実験的に解明し，超低摩擦発現のためのトライボ化学反応を明らかにした．さらに，超低摩擦発現時には，厚さ5 nmの炭素ベース層（ナノ界面）が自己形成し続けることを実験的に明示し，ナノ界面自己形成機構を提案した．得られた具体的な結果は以下の通りである．1. 窒化炭素膜と水素含有窒化炭素膜の組み合わせにおいて0.05以下の低摩擦係数が得られている時，窒化炭素膜は100-300 nmほどのオーダで摩耗し続けており，低摩擦発現ナノ界面が自己形成することを明らかにした．2. 窒化炭素膜と重水素含有窒化炭素膜の組み合わせにおいて，真空中にて0.01以下の超低摩擦係数が得られている時，重水素ガス，重水素化メタンガス，重水素化エチレンガス，重水素化エタンガス，重水素化アンモニアガスが摩擦界面から発生することを明らかにした．3. 窒化炭素膜と重水素含有窒化炭素膜の組み合わせにおける超低摩擦発現時には，重水素含有窒化炭素膜由来の重水素及び炭化重水素が窒化炭素膜表層に吸着することを明らかにした．4. 重水素化エチレンガスは低摩擦発現時にのみ生成していることから，エチレンに代表される不飽和炭化水素の生成が超低摩擦ナノ界面自己形成に寄与することを明示した．

窒化炭素膜を用いた摩擦システムにおけるトライボ化学反応機構並びに摩耗機構の解明，及び大気中での無潤滑超低摩擦システムの開発を最終的な目的とする本研究において，2年目の本年は，窒素ガス環境での窒化炭素膜の摩擦・摩耗特性を実験的に解明し，超低摩擦発現のためのトライボ化学反応を明らかにした．さらに，超低摩擦発現時には，厚さ5 nmの炭素ベース層（ナノ界面）が自己形成し続けることを実験的に明示し，ナノ界面自己形成機構を提案した．得られた具体的な結果は以下の通りである．1. 窒化炭素膜と水素含有窒化炭素膜の組み合わせにおいて0.05以下の低摩擦係数が得られている時，窒化炭素膜は100-300 nmほどのオーダで摩耗し続けており，低摩擦発現ナノ界面が自己形成することを明らかにした．2. 窒化炭素膜と重水素含有窒化炭素膜の組み合わせにおいて，真空中にて0.01以下の超低摩擦係数が得られている時，重水素ガス，重水素化メタンガス，重水素化エチレンガス，重水素化エタンガス，重水素化アンモニアガスが摩擦界面から発生することを明らかにした．3. 窒化炭素膜と重水素含有窒化炭素膜の組み合わせにおける超低摩擦発現時には，重水素含有窒化炭素膜由来の重水素及び炭化重水素が窒化炭素膜表層に吸着することを明らかにした．4. 重水素化エチレンガスは低摩擦発現時にのみ生成していることから，エチレンに代表される不飽和炭化水素の生成が超低摩擦ナノ界面自己形成に寄与することを明示した．