MEMSを応用した理想ナノすきまにおける境界/流体潤滑場での原理的摩擦特性の解明

使用 MEMS 阐明理想纳米间隙中边界/流体动力润滑场的主要摩擦特性

• 批准号: 22KJ1823
• 负责人: 八木 渉
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1823/
• 关键词: 境界潤滑; ポリマー系添加剤; 添加剤吸着層; MEMS

研究目的であった「境界潤滑状態における添加剤吸着層の純せん断特性の解明」、すなわち、しゅう動する二面が接触するような摩擦状況において、摩擦を低減するために添加された潤滑油添加剤が表面上に形成する吸着層が直接的に摩擦された場合、どのような特性を有するのかを、ポリマー系添加剤を用いて解明した。用いられた手法は、半導体製造技術として広く用いられるMEMS創成技術で作製された厚さ5 umかつ表面の粗さがナノオーダーで平滑な試験片を用いて、しゅう動する二面を静電気力によって密着させて摩擦をするという手法であった。それと同時に油膜の静電容量を測定することで、二面間に存在する油の厚さを測定した。その結果、ポリマー系添加剤を添加した油は、何も添加していない基油と比べて油膜厚さが10から20 nmほど厚い状態を維持することが示された。また、いずれのポリマー系添加剤を加えた場合も、小さい摩擦係数を示し、添加剤吸着層のすべりが摩擦を低減することが示された。さらに、特徴的な性質として、ポリマー分子一つ一つを構成する原子の数の多さを表す分子量が大きいポリマー系添加剤を加えた場合、摩擦前の油膜厚さは最も大きかったものの、摩擦後の油膜厚さが摩擦前に比べて小さくなることが示された。分子量の大きいポリマー系添加剤添加油の摩擦後の油膜厚さの値は、これよりも分子量の小さいポリマー系添加剤添加油の油膜厚さと同程度になっていた。このことから分子量の大きいポリマー系添加剤は摩擦でははぎとられることがないくらい強く表面に吸着している層と、その層の上から、弱い吸着力でなんとか吸着している層の二種類の層で全体が構成されており、その弱い吸着力で吸着している層が摩擦によってはぎとられたものと考えられた。この結果は、実際の環境で使用するポリマー系添加剤の分子量を設定するうえで有意義な知見を与える結果であるといえる。

这项研究的目的是“阐明在边界润滑状态下添加剂吸附层的纯剪切特性”，也就是说，解释在润滑油添加添加以减少摩擦的摩擦状态下，在摩擦的情况下，在两个滑动表面中，在两个滑动表面上，使用对方的差异，与对方相互接触，在摩擦的情况下直接摩擦了摩擦，从而可以与对方接触，从而与对面的添加剂接触。所使用的技术是一种测试件，厚度为5 um且光滑的纳米顺序表面粗糙度，使用MEMS创建技术制造，被广泛用作半导体制造技术，并通过导致两个滑动表面通过静电力使彼此接触而进行摩擦。同时，测量了油膜的电容，以测量两个表面之间存在的油的厚度。结果，结果表明，具有聚合物添加剂的油比没有添加油的基础油厚。此外，当添加任何聚合物添加剂时，它会表现出一小部分摩擦系数，并显示出添加剂吸附层的滑动会减少摩擦。此外，已经表明，作为一种特性，当添加了构成每个聚合物分子的大量原子的基于聚合物的添加剂时，摩擦前的油膜厚度是最大的，但是摩擦后的油膜厚度小于摩擦前的油膜。具有较大分子量的聚合物添加剂加添加性油的摩擦后，油膜的厚度大约与具有较小分子量的聚合物添加剂加添加油的油膜厚度相同。这使得具有大分子重量的聚合物添加剂由两种类型的层组成：这种层如此强烈地在表面上吸附，以至于不会被摩擦剥离，并且可以用弱的吸附力来吸附它，并且人们认为层被弱化的力量所吸附的层被折磨而成。可以说，该结果可以提供有意义的见解，以设置在实际环境中使用的基于聚合物的添加剂的分子量。

项目成果

Friction Reduction Mechanism of Fullerenes Mixed in Lubricant Focusing on the Way Fullerenes Exist at the Interface

富勒烯混合在润滑剂中的减摩机理关注富勒烯在界面处的存在方式

• 发表时间: 2022
• 作者: Miyagawa Akihiro;宮川明裕;Wataru Yagi;八木渉;Wataru Yagi
• 通讯作者: Wataru Yagi

Intrinsic Friction Behavior Originated from Molecular Structure of Lubricant in Nanoscale Gap Fabricated by MEMS

MEMS 制造的纳米级间隙中润滑剂分子结构的固有摩擦行为

• 发表时间: 2022
• 作者: Miyagawa Akihiro;宮川明裕;Wataru Yagi
• 通讯作者: Wataru Yagi

MEMSを応用した理想ナノすきまにおけるポリマー型添加剤の摩擦特性

使用 MEMS 理想纳米间隙中聚合物添加剂的摩擦特性

• 发表时间: 2022
• 作者: Miyagawa Akihiro;宮川明裕;Wataru Yagi;八木渉
• 通讯作者: 八木渉