撥水面上のウルトラファインバブル膜での界面滑りを利用した部分スリップ軸受構造

利用防水表面超细气泡膜的界面滑移的部分滑动轴承结构

基本信息

批准号：
22K03888
负责人：
竹内彰敏
金额：
$ 1.66万
依托单位：
Kochi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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

项目摘要

本研究では，ウルトラファインバブル（UFB）を含んだ潤滑剤（UFB水）を使用し，撥水性の表面や内面を撥水化した凹み（ディンプル）に，極微小な気泡の膜を形成してスリップを発生させることにより潤滑性能の向上を図り，そして，UFB膜のあるスリップ領域とUFBが付着しない非スリップな親水領域をすべり方向に交互に配置した，新しい部分スリップ軸受構造を提案する．2022年度には，以下の内容を明らかにした．●直径500μmの微小範囲での光学観測が可能な高速スラスト軸受試験機と高速度カメラを用い，極薄膜平行面（高せん断場）でのUFB膜の経時変化やせん断速度の影響を調べ，発生したUFB膜が30分経過後でも安定して存在すること，せん断速度が増加してもUFB膜の領域の拡張はほとんどないこと，100μm直径のディンプル（深さ約15μm）の底部や出口領域以外に、粗さ突起の拡大領域からのUFB膜の発生が確認されたこと，20℃以下の低温UFB水でUFB膜の形成が容易であること等，UFB膜の特性に関する基礎的事項が明らかになった．●壁面での高いスリップが期待できる撥水面でのUFB膜の形成を想定し，UFB膜の無い親水面との間でのせん断流量の不連続性を誘起して圧力を発生させる，スリップスラスト軸受の計算プログラムを完成させた．そして，効果的なスリップ長さbの範囲がb<10μmで十分であること，軸受の摩擦特性や軸受面での発生圧力の推定には，臨界せん断応力（せん断速度）を考慮した2項スリップモデル的な扱いが必要となること等を明らかにした．

在本研究中，我们使用含有超细气泡（UFB）的润滑剂（UFB水），在防水表面和具有防水内表面的凹坑中形成微小气泡膜，旨在提高润滑性能。并提出了一种新的部分滑动轴承结构，其中带有UFB膜的滑动区域和不粘附UFB的非滑动亲水区域在滑动方向上交替布置。 2022 年，以下细节被披露。 ●使用高速推力轴承测试仪和可在直径500μm的微观范围内进行光学观察的高速相机，研究了UFB薄膜随时间的变化和剪切速率对超薄薄膜的影响。薄膜平行平面（高剪切场），UFB薄膜即使在30分钟后仍保持稳定，并且即使剪切速率增加，UFB薄膜的面积也保持稳定。几乎没有扩展；除了直径为100μm的凹坑（约15μm深）的底部和出口区域之外，确认了从粗糙突起的扩展区域生成了UFB膜； UFB 薄膜的特性，例如易于成型，已经得到阐明。 ●滑动推力轴承假定在疏水表面上形成UFB膜，可预期壁表面上的高滑动，并通过在其与没有UFB的亲水表面之间引起剪切流速的不连续性来产生压力完成了一个计算程序。还需要注意的是，有效滑移长度 b 的范围足以满足 b < 10 μm，并且考虑了临界剪切应力（剪切速率）的两项滑移因子对于估计摩擦力是必要的明确了轴承的特性和轴承表面产生的压力，有必要将其视为模型。