Self-healing and ultra-low friction tribo-systems through supramolecular host-guest interactions

通过超分子主客体相互作用实现自修复和超低摩擦摩擦系统

基本信息

批准号：
22K14169
负责人：
大久保光
金额：
$ 3万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，自己修復性・超低摩擦性を兼備したトライボロジーシステムの構築を目指して，ホスト－ゲスト相互作用を利用した自己修復性超分子材料に着目し，その摩擦場における自己修復－潤滑機構を種々のオペランド分析により明らかにすることを目的とした．本年度は，自己修復ゲルの水中における摩擦摩耗特性及び摩擦場における自己修復性について着目した．摩擦係数の速度依存性を確認した結果（図１），摩擦係数は0.05から0.1程度で推移し，摩擦係数の速度依存性は正勾配を示した．さらに，あらかじめ摩擦面の一部に切り込みを入れることで，その切り込み面の自己修復性を確認した．その結果，摩擦後に自己修復ゲルの切り込み部が部分的に接合されており，自己修復ゲルが摩擦時に自己修復することを確認した（図２）．この自己修復機構を検証するため，全反射法（真実接触部が発光することで摩擦界面を観察可能な手法）を用いて，摩擦界面のその場計測により摩擦面における自己修復プロセスを確認した．ゲルに予め設けた切り込みは，相手圧子の接触・貫入による弾性変形によって，切断面の両面がある接触することで，部分的に自己修復している様子が確認された．一方，摩擦することで，その切り込み部が摩擦せん断方向に弾性変形によりさらに接着し，自己修復が進行する様子が確認された．今後は，別手法の観察法にて，ゲルの自己修復機構を検証する．

在本研究中，为了构建兼具自修复性能和超低摩擦性能的摩擦学系统，我们重点研究利用主客体相互作用的自修复超分子材料，并重点研究自修复和润滑机制本研究的目的是通过各种操作数分析来阐明这一点。今年，我们重点研究了自修复凝胶在水中的摩擦磨损特性及其在摩擦领域的自修复性能。确认摩擦系数的速度依赖性的结果（图1），摩擦系数在约0.05～0.1之间变动，摩擦系数的速度依赖性呈现正斜率。此外，通过预先对摩擦面的一部分进行切割，确认了切割面的自愈性。结果，摩擦后自愈凝胶的凹口部分粘合，证实自愈凝胶在摩擦过程中实现了自愈（图2）。为了验证这种自愈机制，利用全反射法（一种通过从表面发射光来观察摩擦界面的方法）对摩擦界面进行原位测量，证实了摩擦表面的自愈过程。实际接触面积）。确认了预先在凝胶中形成的切口通过相对压头的接触和穿透所引起的弹性变形而部分地自我修复，并且切口表面的两侧都接触。另一方面，由于摩擦，缺口由于摩擦剪切方向的弹性变形而进一步粘附，并且确认了自愈合的进展。未来，我们将使用不同的观察方法来验证凝胶的自修复机制。