【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.15】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NM0112
利用課題名 / Title
潤滑油添加剤が生成するトライボ化学反応膜の構造解析に関する研究
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
エネルギー貯蔵/ Energy storage,環境発電/ Energy Harvesting,熱電発電/ Thermoelctric Power Generation
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
佐藤 魁星
所属名 / Affiliation
東京理科大学 工学部 機械工学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
近年，空気からほぼ純粋な窒素を抽出する窒素濃縮技術が普及し，潤滑システム内への窒素封入が期待されている．Zhangらは基油であるイソオクタンやヘキサデカンを用いて，酸素濃度が低下すると摩耗量や摩擦係数が減少すると報告している．また，摩擦調整剤および極圧剤は酸素濃度が低下した環境でも良好に機能するものの，耐摩耗添加剤は，空気中よりも耐摩耗性が低下する添加剤種があることを報告している．ZDDPはエンジンオイルなどに広く用いられている耐摩耗添加剤である．境界潤滑部で化学反応をすることでトライボフィルムを形成し，優れた耐摩耗性を発揮する．山下らはアルゴン中と大気中でAFMその場観察およびマクロ摩擦試験，表面観察を行い，アルゴン中ではトライボフィルムの生成量が減少することおよびトライボフィルムの組成が変化することを報告している．しかし雰囲気酸素の濃度を変化させたときのトライボフィルムの物性や耐摩耗性の変化，詳細な組成については未解明である．本研究では試験装置を改造することで酸素濃度を変化させ，基油とZDDP添加油のマクロ摩擦試験，トライボフィルムの形成過程をナノスケールで観察できるAFM摩擦面その場観察，ならびに表面分析を行うことで，雰囲気酸素濃度がZDDPの摩擦・摩耗特性ならびにそのトライボフィルムの物性・組成に与える影響を調査した．
実験 / Experimental
摩擦試験後表面の反応膜の組成を，TOF－SIMSを用いて調査した．ZnDTPはリン酸ガラスを摺動面に生成することが知られているため，Negativeの長鎖のリン酸塩に着目する．また，雰囲気の影響を調査するため，乾燥大気ならびにN2中で実験をした二種のサンプルを用いた．
結果と考察 / Results and Discussion
図1にTOF-SIMSで取得したNegativeピークを示す．図1より，大気中で形成したトライボフィルムの方が窒素中で形成したトライボフィルムよりもリン酸由来の高分子のピークークが多く観察された．窒素中で形成したトライボフィルムの方が大気中で形成したピークよりも，チオリン酸由来のピークが多く観察された.また，大気中の反応膜がより長鎖のポリリン酸となっていることが分かった．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 TOF-SIMS spectra of tribofilm: (a) in nitrogen, (b) in air.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件