Lubricant-less super-environmental adaptive engineering brought by in-situ generation of lubricats on friction surfaces

摩擦表面原位生成润滑剂带来的无润滑剂超环境适应工程

• 批准号: 22K18751
• 负责人: 村島 基之
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18751/
• 关键词: 誘電体バリア放電; 低摩擦; DLC; トライボロジー

本研究は，摩擦潤滑剤は外部から供給し長時間効果が持続する必要がある，という従来の機械工学の概念を覆し，潤滑剤を摩擦面においてその場で生成し供給するという革命的な潤滑技術の開発に挑戦する．研究代表者は昨年度の独自実験において，誘電バリア放電の摩擦面への直接照射により，表面に40 nm程度の軟質有機物層と液状物質が同時に生成され，それらが超低摩擦を示す驚きの結果を発見した．研究代表者はこの実験結果から，摩擦面において潤滑物質をその場で生成そして供給するという革命的な潤滑物質供給プロセスを発想した．さらにこの供給手法は，化学的安定性に劣る生分解性潤滑剤を機械しゅう動面で利用可能とする革新的技術であると気づきを得た．本年度の研究では，Diamond-like Carbon(DLC)膜への誘電体バリア放電の放電条件を制御することで，それが摩擦係数にどのような影響を与えるかを明らかにした．具体的には，摩擦部および誘電体バリア放電周囲の環境を湿潤空気，湿潤窒素，湿潤酸素及び乾燥大気条件として試験を実施した．その結果，湿潤空気でのみ低摩擦が実現されることが明らかとなった．従来の研究では，乾燥ガス条件では液状物質が生成されず低摩擦条件とならないことが明らかにされていたが，本実験によりガス種の違いが摩擦係数に大きな影響を与えることが分かり，誘電体バリア放電により生成される液状物質の種類が重要であることが示唆された．また，誘電体バリア放電のインターバル制御を実施することにより低摩擦を持続的に維持できることを当初の想定を超えて明らかにすることに成功した．

这项研究颠覆了摩擦润滑剂必须外部供给且具有持久效果的传统机械工程概念，是一项革命性的润滑技术，在摩擦表面现场生成并供给润滑剂，迎接了开发技术的挑战。在去年的一项原创实验中，主要研究人员发现，将介质阻挡放电直接照射到摩擦表面上，会在表面产生约40 nm的柔软有机层和液体物质，令人惊讶的结果是我发现了它的超低摩擦力。根据这次实验的结果，首席研究员提出了一种革命性的润滑剂供应流程的想法，该流程可以在现场生成并在摩擦表面上供应润滑剂。此外，我们意识到这种供应方法是一项创新技术，可以将化学稳定性较差的可生物降解润滑剂用于机械滑动表面。在今年的研究中，我们阐明了控制类金刚石碳 (DLC) 薄膜上介质阻挡放电的放电条件如何影响摩擦系数。具体而言，使用潮湿空气、潮湿氮气、潮湿氧气和干燥大气条件作为摩擦部分和电介质势垒放电周围的环境来进行测试。结果表明，只有在潮湿的空气中才能实现低摩擦。之前的研究表明，干燥气体条件不会产生液体物质，也不能提供低摩擦条件，但本次实验揭示，气体类型的差异对摩擦系数有很大影响，而介电材料则提出，液体的类型势垒放电产生的物质很重要。此外，我们成功地证明了，超出我们最初的预期，通过实施介质阻挡放电的间隔控制可以持续保持低摩擦。

项目成果

New in situ superlow-friction method for nitrogen-containing diamond-like carbon coatings using dielectric barrier discharge treatment in ambient air

在环境空气中采用介质阻挡放电处理含氮类金刚石碳涂层的新原位超低摩擦方法

• DOI: 10.1016/j.triboint.2022.107749
• 发表时间: 2022-06-01
• 期刊: Tribology International
• 影响因子: 6.2
• 作者: Wenjun Wu;M. Murashima;Tomohiro Saso;T. Tokoroyama;Woo;H. Kousaka;N. Umehara
• 通讯作者: N. Umehara

In situ backside Raman spectroscopy of zinc oxide nanorods in an atmospheric‐pressure dielectric barrier discharge plasma

大气压介质阻挡放电等离子体中氧化锌纳米棒的原位背面拉曼光谱

• DOI: 10.1002/jrs.6123
• 发表时间: 2021-05-05
• 期刊: Journal of Raman Spectroscopy
• 影响因子: 2.5
• 作者: Steffen Knust;L. Ruhm;Andreas Kuhlmann;D. Meinderink;Julius Bürger;J. Lindner;Maria Teresa Arcos de Pedro;G. Grundmeier
• 通讯作者: G. Grundmeier