無機ナノ粒子添加によるイオン液体ゲルの生成およびトライボロジー特性の解明

添加无机纳米颗粒生成离子液体凝胶并阐明摩擦学特性

• 批准号: 22K03882
• 负责人: 平田 敦
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03882/
• 关键词: トライボロジー; ナノ粒子; イオン液体; ゲル

真空などの特殊環境下で機能する潤滑剤が求められている．ナノカーボンの一種であるカーボンオニオンは粒径数～数十nmの同心球多層構造をなし，真空中での低摩擦特性を有する．イオン液体は蒸気圧が非常に低いことから室温でも液体状態を保ち，熱的安定性が高い，比熱が大きいなど特殊環境下における潤滑剤として適した特性を持つ．ただし，カーボンオニオンはナノ粒子であるためにしゅう動面に留まりづらく潤滑寿命が短い，イオン液体は低速・高荷重で流体潤滑能力が低下するなどの欠点を有している．そこで，これらの特殊環境での適用性および潤滑性向上のため，イオン液体とカーボンオニオンを複合することによりカーボンオニオンゲルを生成し，その潤滑特性評価を行った．まず，摺動部材の腐食を抑制する目的で選択したハロゲンフリーイオン液体にカーボンオニオンを添加し，攪拌・相分離することによりカーボンオニオンゲルを生成した．生成したカーボンオニオンゲルに対して，レオメータを用いて25℃および150℃におけるレオロジー特性を測定した．その結果，いずれの場合においてもカーボンオニオンゲルはせん断速度の上昇に伴い粘度が低下する傾向を示した．また，時間経過とともに粘度が低下するといったチキソトロピー性を示すことも確認できた．なお150℃においては，25℃の場合と比較して粘度が上昇する特性を持つことがわかった．次にボールオンディスク式摩擦試験機を用いて，ステンレスを摺動部材とした摩擦試験を実施し，潤滑特性を評価した．その結果，カーボンオニオンゲルは大気中，真空中とも腐食の大きな影響はみられずに潤滑性を示した．また，大気中・常温下においてはカーボンオニオンと比較し高寿命性を持ち，高荷重域ではハロゲンフリーイオン液体よりも優れた潤滑性を示した．以上より，カーボンオニオンゲルは特殊環境下において潤滑剤として機能する可能性が示唆された．

In a vacuum な <s:1> special environment, the で functional する lubricant が is sought for められて められて る る る. A で ナ ノ カ ー ボ ン の あ る カ ー ボ ン オ ニ オ ン は particle number ~ tens of nm の multilayer concentric ball structure を な し, vacuum で の low friction characteristics を have す る. イ オ ン liquid は steamed 気 圧 が very low に い こ と か ら room-temperature で も liquid を ち, high heat stability が い, large specific heat が き い な ど に under special circumstances お け る lubrication tonic と し て optimum し を hold つ た characteristics. た だ し, カ ー ボ ン オ ニ オ ン は ナ ノ particle で あ る た め に し ゅ う dynamic surface に leave ま り づ ら く lubrication short life が い, イ オ ン liquid は が weak in low speed, high load で fluid lubrication す る な ど の points less を have し て い る. そ こ で, こ れ ら の special environment で の applicability お よ び lubricity upward の た め, イ オ ン liquid と カ ー ボ ン オ ニ オ ン を composite す る こ と に よ り カ ー ボ ン オ ニ オ ン ゲ ル を generated し, そ の lubricating property evaluation 価 を line っ た. の ま ず, fold the moving of material corrosion を inhibit す る purpose で sentaku し た ハ ロ ゲ ン フ リ ー イ オ ン liquid に カ ー ボ ン オ ニ オ ン を add し, mixing, phase separation す る こ と に よ り カ ー ボ ン オ ニ オ ン ゲ ル を generated し た. Generate し た カ ー ボ ン オ ニ オ ン ゲ ル に し seaborne て, レ オ メ ー タ を with い て 25 ℃ お よ び 150 ℃ に お け る レ オ ロ ジ ー を determined し た. そ の results, い ず れ の occasions に お い て も カ ー ボ ン オ ニ オ ン ゲ ル は せ ん rising speed の に with い low viscosity が す る tendency を shown し た. ま た, time 経 と と も に low viscosity が す る と い っ た チ キ ソ ト ロ ピ ー sex を shown す こ と も confirm で き た. な お 150 ℃ に お い て は, 25 ℃ の occasions と compare し て が viscosity rise す る features を hold つ こ と が わ か っ た. Time に ボ ー ル オ ン デ ィ ス を ク type friction test machine with い て, ス テ ン レ ス を fold the motion of material と し た friction test を be し, lubrication characteristics を review 価 し た. そ の results, カ ー ボ ン オ ニ オ ン ゲ ル big 気 は vacuum と も saprophagous の big き な influence は み ら れ ず に lubricity を shown し た. ま た, large 気, room temperature に お い て は カ ー ボ ン オ ニ オ ン と compare し high life を ち to have, high load domain で は ハ ロ ゲ ン フ リ ー イ オ ン liquid よ り も optimal れ た lubricity を shown し た. Above よ り, カ ー ボ ン オ ニ オ ン ゲ ル は に under special circumstances お い て lubrication tonic と し て function す が る possibility in stopping さ れ た.