イオン液体の潤滑膜生成メカニズムおよびそのトライボロジー特性の解明

阐明离子液体润滑膜形成机制及其摩擦学性能

基本信息

批准号：
26889076
负责人：
近藤ゆりこ
金额：
$ 1.75万
依托单位：
Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-08-29 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-26889076/
关键词：
トライボロジーイオン液体潤滑メカニズムイオン構造 HiPIMS

项目摘要

平成27年度は、イオン液体が作り出すトライボケミカル反応膜の構造解析を中心に取り組んだ。昨年度から取り組んでいたダイヤモンドライクカーボン（以下DLC）の深さ方向分析では、スパッタリングを用いた手法および角度分解法による非破壊での分析を行った。その結果、同じ元素を含むイオン液体では摺動後の反応生成物に差はないが、イオンの構造が異なることによって深さに対する反応生成物の存在比が変化していることが確認された。また、窒化シリコン（以下Si3N4）に対するイオン液体の潤滑特性およびトライボケミカル反応膜の調査を行った。同じ元素から成り、構造が異なるイオン液体では潤滑特性が大きく異なることが確認された。分析にあたり、スパッタによる反応膜の破壊を避けるため、試験後表面の洗浄方法について検討を行った。アセトン、ヘキサンでの洗い流しおよびアセトンへの浸漬洗浄後表面に対し、X線光電子分光（以下XPS）分析を行ったところ、反応膜と摺動材料との界面における情報が最も多く検出されたのはアセトンへの浸漬洗浄後表面であると判断された。前述の洗浄方法を利用し、Si3N4表面上のトライボケミカル反応膜にたいするXPS分析を行った。その結果①摩擦係数低減までに時間を要するイオン液体では、高摩擦時と低摩擦時で表面に存在する成分が異なっている②イオン液体の構造によって、摺動材料とイオン液体との反応生成物の存在比が異なっていることがそれぞれ確認できた。これらはイオン液体の構造によって、トライボケミカル反応膜の生成速度に差があることを示唆している。これは、当初想定していたイオン対間相互作用の強弱との相関性は見られなかった。以上の結果から、イオンの構造によって摺動時の分解・反応挙動が異なることが推察される。

2015年，我们重点研究离子液体摩擦化学反应膜的结构分析。对于去年以来我们一直致力于的类金刚石碳（DLC）的深度方向分析，我们使用溅射法和角分辨率法进行了非破坏性分析。结果证实，尽管对于含有相同元素的离子液体，滑动后的反应产物没有差异，但由于离子结构的差异，反应产物相对于深度的丰度比发生变化。我们还研究了离子液体和氮化硅（Si3N4）摩擦化学反应膜的润滑性能。经证实，相同元素但结构不同的离子液体具有显着不同的润滑性能。为了避免溅射对反应膜的破坏，我们研究了测试后清洁表面的方法。当用丙酮和己烷清洗并浸渍在丙酮中后对表面进行X射线光电子能谱(XPS)分析时，在反应膜和滑动材料之间的界面处检测到最多的信息，确定该表面被破坏。通过浸入丙酮中进行洗涤。利用上述清洗方法，我们对Si3N4表面的摩擦化学反应膜进行了XPS分析。因此，①在降低摩擦系数需要一定时间的离子液体中，高摩擦和低摩擦之间存在于表面的成分不同。②根据离子液体的结构、滑动材料与滑动材料之间的反应产物。可以确认离子液体各自的存在比例不同。这些结果表明，摩擦化学反应膜的形成速率根据离子液体的结构而存在差异。这与最初假设的离子对之间相互作用的强度无关。从以上结果可以推断，滑动过程中的分解和反应行为根据离子结构而不同。