Investigation on orientation mechanism of basal plane of graphite

石墨基面取向机制研究

基本信息

批准号：
22H01833
负责人：
本塚智
金额：
$ 11.4万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01833/
关键词：
黒鉛配向界面相互作用界面潤滑メカノケミカル電子状態 TEM

项目摘要

黒鉛のすべり機構はいくつか提案されているが、いずれもベーサル面のすべりを前提としている。しかし、ベーサル面の滑り機構の前に、ベーサル面の配向機構を理解しなければ、黒鉛の潤滑機構を正しく理解できないことが明らかとなった。そこで本研究では、ベーサル面の配向を誘起する黒鉛と被潤滑面の界面相互作用を明らかにするための研究を行った。本年度はグローブボックスと酸素濃度計を導入し、粉砕雰囲気中の酸素濃度の高精度制御法の確立に向けて実験系を構築した。酸素濃度を高精度に確立する必要がある理由はベーサル面の配向を決定づけるのは、鉄表面のわずか1原子層前後の酸素原子であることが分かっているためである。また、鉄粒子の表面積をKrガスで測定するための手法も確立した。その結果、鉄粒子表面に対する酸素濃度を0.1 原子層単位で制御する手法を確立できた。現在はこの制御された雰囲気中での粉砕実験と組織観察を推進して、黒鉛の潤滑性の雰囲気酸素依存性の評価を進めている。また鉄/黒鉛系のみならず、Nb/黒鉛系での実験も行った。本研究は透過型電子顕微鏡による界面観察が強力なツールとなるが、観察試料の調整において強磁性体では様々な困難があるためである。そこで非磁性のNbを用いて黒鉛の潤滑性の雰囲気酸素に対する変化を分析、評価したところ、Nbでも同様に黒鉛の潤滑性の雰囲気酸素依存性が見いだされた。この発見は今後の界面観察を加速するものと期待される。

已经提出了用于石墨的几种滑动机制，但所有这些都假定基础表面被滑倒。但是，已经揭示了，除非您了解基础表面滑动机理之前基础表面的方向机制，否则您将无法正确理解石墨的润滑机制。因此，在这项研究中，我们进行了研究，以阐明石墨与润滑表面之间的界面相互作用，从而诱导基础表面的方向。今年，我们引入了杂物盒和氧气浓度仪，并构建了一个实验系统，以建立一种在压碎大气中建立高精度控制氧气浓度的方法。有必要以高精度建立氧气浓度的原因是确定基础表面的方向，因为已知氧原子仅在铁面上的一个原子层附近。还已经建立了一种测量用KR气体的铁颗粒表面积的方法。结果，已经建立了一种方法来控制0.1原子层单位的铁颗粒表面上的氧浓度。目前，我们正在促进这种受控大气中的磨削实验和组织观察，以评估石墨对大气氧润滑性的依赖性。除了基于铁/石墨的实验外，我们还进行了基于NB/石墨的实验。这项研究是使用透射电子显微镜观察界面的强大工具，但这是因为铁磁材料在调整样品方面有各种困难。因此，当使用非磁性NB分析石墨对大气氧的润滑性变化并评估时，在NB中发现了石墨润滑性对大气氧的润滑性的依赖性。这一发现有望加速未来的接口观测。