トライボ化学反応制御に基づく大気中無潤滑下での超低摩擦システムの開発

基于摩擦化学反应控制开发大气中无润滑超低摩擦系统

• 批准号: 16J02674
• 负责人: 山田 脩裕
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J02674/
• 关键词: 窒化炭素; 超低摩擦; 自己形成; ナノ界面; 酸素分子; 水分子

窒化炭素膜を用いた摩擦システムにおけるトライボ化学反応機構並びに摩耗機構の解明，及び大気中での無潤滑超低摩擦システムの開発を最終的な目的とする本研究において，2年目の本年は，窒素ガス環境での窒化炭素膜の摩擦・摩耗特性を実験的に解明し，超低摩擦発現のためのトライボ化学反応を明らかにした．さらに，超低摩擦発現時には，厚さ5 nmの炭素ベース層（ナノ界面）が自己形成し続けることを実験的に明示し，ナノ界面自己形成機構を提案した．得られた具体的な結果は以下の通りである．1. 窒化炭素膜と水素含有窒化炭素膜の組み合わせにおいて0.05以下の低摩擦係数が得られている時，窒化炭素膜は100-300 nmほどのオーダで摩耗し続けており，低摩擦発現ナノ界面が自己形成することを明らかにした．2. 窒化炭素膜と重水素含有窒化炭素膜の組み合わせにおいて，真空中にて0.01以下の超低摩擦係数が得られている時，重水素ガス，重水素化メタンガス，重水素化エチレンガス，重水素化エタンガス，重水素化アンモニアガスが摩擦界面から発生することを明らかにした．3. 窒化炭素膜と重水素含有窒化炭素膜の組み合わせにおける超低摩擦発現時には，重水素含有窒化炭素膜由来の重水素及び炭化重水素が窒化炭素膜表層に吸着することを明らかにした．4. 重水素化エチレンガスは低摩擦発現時にのみ生成していることから，エチレンに代表される不飽和炭化水素の生成が超低摩擦ナノ界面自己形成に寄与することを明示した．

In this research, which is ultimately aimed at elucidating the tribochemical reaction mechanism and wear mechanism in friction systems using carbon nitride films, and developing an ultra-low friction system without lubrication in the atmosphere, this year, the second year, experimentally elucidating the friction and wear characteristics of carbon nitride films in nitrogen gas environments, revealing the tribochemical reaction for the development of ultra-low摩擦。此外，当发生超低摩擦时，厚度为5 nm的碳基层（纳米接口）继续形成自身，并提出了一种自我形成纳米界面的机制。获得的具体结果如下。 1。当碳氮化碳膜和含氢的氮化碳膜组合时，低摩擦系数为0.05或更少时，氮化碳膜继续以100-300 nm的速度磨损，并且已经表明，表现出低摩擦的纳米接口是自摩擦的。 2。据揭示，当在真空中获得0.01或更少的摩擦系数，在氮化碳膜和氮化碳膜的组合中，乙乙酰亚天然气，乙烷气，乙烷气，乙烷气和氨氨基氨基含量从碎片界面产生。 3。据透露，当氮化碳膜和氮化碳膜暴露于超低摩擦，氘和氮化钠碳氮化膜膜时，源自氮化碳膜，氘和氮化钠碳氮化物膜的表面上是碳氮的表面上的。 4。由于仅在低摩擦发生时才产生氘代乙烯气体，因此清楚地表明，不饱和烃（例如乙烯）的形成有助于超低摩擦纳米界面的自我形成。

项目成果

Continuous Formation of Nanointerface to Promote Super-low Friction of Carbon-based Coatings

连续形成纳米界面以促进碳基涂层的超低摩擦

• 发表时间: 2017
• 作者: Koshi Adachi;Tomomi Watari;Naohiro Yamada
• 通讯作者: Naohiro Yamada

Control of Surface Temperature during Running-in for Low Friction of Carbon Nitride Coating

氮化碳涂层低摩擦磨合时表面温度的控制

• 发表时间: 2017
• 作者: Mamoru Miura;Naohiro Yamada;Tomomi Watari;Takanori Takeno;Koshi Adachi
• 通讯作者: Koshi Adachi

窒素ガス環境における水素含有窒化炭素膜の低摩擦発現に及ぼす含有水素の影響

氮气环境下氢含量对含氢氮化碳薄膜低摩擦的影响

• 发表时间: 2016
• 作者: Naohiro Yamada;Takanori Takeno;Koshi Adachi;山田脩裕，渡友美，竹野貴法，足立幸志;山田脩裕，渡友美，竹野貴法，足立幸志;三浦衛，渡友美，山田脩裕，竹野貴法，足立幸志
• 通讯作者: 三浦衛，渡友美，山田脩裕，竹野貴法，足立幸志

Self-formation of carbonaceous nanointerface giving super-low friction under a nitrogen atmosphere in frictional system with carbon nitride coatings

自形成碳纳米界面在氮化碳涂层摩擦系统中在氮气氛下提供超低摩擦

• 发表时间: 2017
• 作者: Naohiro Yamada;Mamoru Miura;Takanori Takeno;Koshi Adachi
• 通讯作者: Koshi Adachi

窒化炭素膜を用いたトライボシステムの摩擦特性に及ぼすプラズマ照射の影響

等离子体辐照对氮化碳薄膜摩擦系统摩擦性能的影响

• 发表时间: 2016
• 作者: Naohiro Yamada;Takanori Takeno;Koshi Adachi;山田脩裕，渡友美，竹野貴法，足立幸志;山田脩裕，渡友美，竹野貴法，足立幸志;三浦衛，渡友美，山田脩裕，竹野貴法，足立幸志;山田脩裕，渡友美，竹野貴法，足立幸志;吉田将也，三浦衛，山田脩裕，竹野貴法，足立幸志
• 通讯作者: 吉田将也，三浦衛，山田脩裕，竹野貴法，足立幸志