液中表面間力に対する溶媒和および吸着分子の影響

溶剂化和吸附分子对液体表面力的影响

基本信息

批准号：
21K03836
负责人：
松岡広成
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tottori University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03836/
关键词：
表面力溶媒和吸着分子液体中超高精度計測表面・界面

项目摘要

近年、様々な機械で超精密作動性が要求されている。また、小型化も加速しており、微小機械要素の加工技術及び超精密作動性の向上が重要性を増している。小型化に伴いスケール効果が生じるため、凝着力などの表面間力の影響が慣性力や重力などの体積力に比べて顕著となる。その結果、表面間力が超精密動作性能を左右することになり、表面間力の発生メカニズムと基本特性の解明が課題となっている。こうした状況の下、本研究の目的は、液体中での表面間力を対象として、液体の固体表面への溶媒和および吸着分子の影響を明らかにすることである。より具体的には、(A) 超高精度表面間力測定装置を用いて液体中での球・平面間の表面間力を2面間距離の関数として測定し、これを真空中・空気中での測定結果と比較することによって、種々の材料の組み合わせでの液体の溶媒和および吸着分子の影響を明らかにすること(B) 上記の測定装置を用いた場合の表面間力計測シミュレーションを行い、液中表面間力の特性抽出・成分抽出をより高精度に行う手法を開発することである。今年度に実施した研究の成果について、まず(A)については、引き続き水中での実験を行い、より高精度に表面間力を測定した。特に、接近・引き離し速度を変化させてその表面力の変化を観察した。また、液体中での固体表面の吸着分子を定量的に把握しつつ表面力を測定する必要性から、QCMを表面力測定装置に組み込み、表面力と同時にQCMの周波数シフトを測定する手法の構築に着手した。まだ空気中の測定にとどまっているが、今後液中での測定に展開していく予定である。上記(B)については、昨年度開発に着手したソフトをベースに、粘弾性および周囲液体を考慮できるよう改良を行った。現段階ではまだ開発途中であるが、実験結果の一部を定性的に説明する計算結果を得られるようになった。

近年来，各种机器需要超精密操作。此外，小型化正在加速，微机械元件的加工技术和超精密操作的改进变得越来越重要。由于小型化产生的规模效应，与惯性力和重力等体力相比，粘附力等表面力的影响变得更加明显。因此，面间力影响超精密运动性能，阐明面间力的产生机制和基本特性已成为一个挑战。在这种情况下，本研究的目的是阐明溶剂化和吸附分子对液体中固体表面的影响，重点关注液体中的表面力。更具体地，(A)使用超高精度表面力测量装置测量液体中的球体和平面之间的表面力作为两个表面之间的距离的函数，并且这是在真空和空气中测量的。通过与（B）中的测量结果比较，阐明各种材料组合中液体溶剂化和吸附分子的影响本研究的目的是利用上述测量装置进行表面力测量模拟，并开发一种更高精度地提取液体中表面力特征和分量的方法。关于今年的研究成果，首先，对于（A），我们继续在水下进行实验，并以更高的精度测量表面力。特别是，我们通过改变接近和分离速度来观察表面力的变化。此外，由于需要测量表面力，同时定量了解液体中固体表面上的吸附分子，我们建立了一种将 QCM 纳入表面力测量装置的方法，并在表面力测量的同时测量 QCM 的频移。力开始了。尽管我们目前仅限于空气中的测量，但我们计划将来扩展到液体中的测量。关于上述（B），基于我们去年开始开发的软件，我们进行了改进，以考虑粘弹性和周围液体。尽管现阶段仍处于开发阶段，但我们现在已经能够获得定性解释一些实验结果的计算结果。

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

引き離し速度を制御した表面力の高精度測定

通过受控分离速度高精度测量表面力

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Negishi Hideyo;Kondo Masahiro;Amakawa Hiroaki;Obara Shingo;Kurose Ryoichi;田中一吉，中村拓己，小林隼人，長谷川真之，石川功，松岡広成，加藤孝久
通讯作者：
田中一吉，中村拓己，小林隼人，長谷川真之，石川功，松岡広成，加藤孝久

水晶振動子(QCM)を用いた表面力測定に関する基礎研究（引き離し速度および総接触時間の影響）

使用石英晶体单元（QCM）测量表面力的基础研究（拉脱速度和总接触时间的影响）

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
福岡大悟;岩野耕治;伊藤靖仁;白濱修己，重本武人，石川功，松岡広成
通讯作者：
白濱修己，重本武人，石川功，松岡広成

Withdrawal Speed Dependence of Surface Force and Resonant Frequency Shift of QCM During Contact Between Au Electrode Plane and PDMS Spherical Surface

Au电极平面与PDMS球面接触时表面力与QCM谐振频移的拉出速度依赖性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Shigemoto;T. Kono;T. Ishikawa;and H. Matsuoka
通讯作者：
and H. Matsuoka

Simultaneous Measurements of Surface Force and Resonant Frequency Shift of QCM

同时测量 QCM 的表面力和谐振频移

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
H. Matsuoka;T. Kono and T. Ishikawa
通讯作者：
T. Kono and T. Ishikawa

表面力測定装置のシミュレーション（球・平面に対する理論解析）

表面力测量装置模拟（球面和平面的理论分析）

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
大谷清伸;小川俊広;阿部淳;中川敦寛;鈴木礼生，小林隼人，長谷川真之，加藤孝久，石川功，松岡広成
通讯作者：
鈴木礼生，小林隼人，長谷川真之，加藤孝久，石川功，松岡広成

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Shigehisa Fukui*;Shoma Shimizu;Ryota Asada;Fumiya Shinohara;Satoru Maegawa and Hiroshige Matsuoka;森　知也，種岡　純哉，小林　隼人，長谷川　真之，小俣　有紀子，前川　覚，松岡　広成，加藤　孝久，福井　茂寿;浅田凌太，篠原郁哉，前川覚，松岡広成，福井茂寿;松岡広成;種岡　純哉，小林　隼人，長谷川　真之，小俣　有紀子，前川　覚，松岡　広成，加藤　孝久，福井　茂寿;大谷稔紀，前川覚，松岡広成，福井茂寿;種岡　純哉，小林　隼人，長谷川　真之，小俣　有紀子，松岡　広成，加藤　孝久，福井　茂寿
通讯作者：
種岡　純哉，小林　隼人，長谷川　真之，小俣　有紀子，松岡　広成，加藤　孝久，福井　茂寿

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Shigehisa Fukui*;Shoma Shimizu;Ryota Asada;Fumiya Shinohara;Satoru Maegawa and Hiroshige Matsuoka;森　知也，種岡　純哉，小林　隼人，長谷川　真之，小俣　有紀子，前川　覚，松岡　広成，加藤　孝久，福井　茂寿;浅田凌太，篠原郁哉，前川覚，松岡広成，福井茂寿;松岡広成;種岡　純哉，小林　隼人，長谷川　真之，小俣　有紀子，前川　覚，松岡　広成，加藤　孝久，福井　茂寿;大谷稔紀，前川覚，松岡広成，福井茂寿;種岡　純哉，小林　隼人，長谷川　真之，小俣　有紀子，松岡　広成，加藤　孝久，福井　茂寿;浅田　凌太，篠原　郁哉，前川　覚，松岡　広成，福井　茂寿;篠原　郁哉，浅田　凌太，前川　覚，松岡　広成，福井　茂寿;三宅　諒哉，大谷　稔紀，前川　覚，松岡　広成，福井　茂寿;三宅　諒哉，大谷　稔紀，北濱　仁希，前川　覚，松岡　広成，福井　茂寿;大谷稔紀，三宅諒哉，前川覚，松岡広成，福井茂寿
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发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Shigehisa Fukui*;Shoma Shimizu;Ryota Asada;Fumiya Shinohara;Satoru Maegawa and Hiroshige Matsuoka;森　知也，種岡　純哉，小林　隼人，長谷川　真之，小俣　有紀子，前川　覚，松岡　広成，加藤　孝久，福井　茂寿;浅田凌太，篠原郁哉，前川覚，松岡広成，福井茂寿;松岡広成;種岡　純哉，小林　隼人，長谷川　真之，小俣　有紀子，前川　覚，松岡　広成，加藤　孝久，福井　茂寿;大谷稔紀，前川覚，松岡広成，福井茂寿;種岡　純哉，小林　隼人，長谷川　真之，小俣　有紀子，松岡　広成，加藤　孝久，福井　茂寿;浅田　凌太，篠原　郁哉，前川　覚，松岡　広成，福井　茂寿;篠原　郁哉，浅田　凌太，前川　覚，松岡　広成，福井　茂寿;三宅　諒哉，大谷　稔紀，前川　覚，松岡　広成，福井　茂寿;三宅　諒哉，大谷　稔紀，北濱　仁希，前川　覚，松岡　広成，福井　茂寿;大谷稔紀，三宅諒哉，前川覚，松岡広成，福井茂寿;浅田凌太，岡村祐輝，前川覚，松岡広成，福井茂寿
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Shigehisa Fukui*;Shoma Shimizu;Ryota Asada;Fumiya Shinohara;Satoru Maegawa and Hiroshige Matsuoka;森　知也，種岡　純哉，小林　隼人，長谷川　真之，小俣　有紀子，前川　覚，松岡　広成，加藤　孝久，福井　茂寿;浅田凌太，篠原郁哉，前川覚，松岡広成，福井茂寿;松岡広成;種岡　純哉，小林　隼人，長谷川　真之，小俣　有紀子，前川　覚，松岡　広成，加藤　孝久，福井　茂寿;大谷稔紀，前川覚，松岡広成，福井茂寿
通讯作者：
大谷稔紀，前川覚，松岡広成，福井茂寿