撥水面上のウルトラファインバブル膜での界面滑りを利用した部分スリップ軸受構造

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本研究では，ウルトラファインバブル（UFB）を含んだ潤滑剤（UFB水）を使用し，撥水性の表面や内面を撥水化した凹み（ディンプル）に，極微小な気泡の膜を形成してスリップを発生させることにより潤滑性能の向上を図り，そして，UFB膜のあるスリップ領域とUFBが付着しない非スリップな親水領域をすべり方向に交互に配置した，新しい部分スリップ軸受構造を提案する．2022年度には，以下の内容を明らかにした．●直径500μmの微小範囲での光学観測が可能な高速スラスト軸受試験機と高速度カメラを用い，極薄膜平行面（高せん断場）でのUFB膜の経時変化やせん断速度の影響を調べ，発生したUFB膜が30分経過後でも安定して存在すること，せん断速度が増加してもUFB膜の領域の拡張はほとんどないこと，100μm直径のディンプル（深さ約15μm）の底部や出口領域以外に、粗さ突起の拡大領域からのUFB膜の発生が確認されたこと，20℃以下の低温UFB水でUFB膜の形成が容易であること等，UFB膜の特性に関する基礎的事項が明らかになった．●壁面での高いスリップが期待できる撥水面でのUFB膜の形成を想定し，UFB膜の無い親水面との間でのせん断流量の不連続性を誘起して圧力を発生させる，スリップスラスト軸受の計算プログラムを完成させた．そして，効果的なスリップ長さbの範囲がb<10μmで十分であること，軸受の摩擦特性や軸受面での発生圧力の推定には，臨界せん断応力（せん断速度）を考慮した2項スリップモデル的な扱いが必要となること等を明らかにした．