材料から機械まで ﹁つながる研究﹂ に
Ｉ Ｎ Ｔ Ｅ Ｒ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ
東 北 大 学 多 元 物 質 科 学 研 究 厚 教 授
栗 原 和 枝 氏
文部科学省のＧＲＥＮＥ
事業の一環として年度
末 に 分 野 融 合 研 究 に よ る
﹁グリれちもイボ・イで
ベぐれ떶てちよえ뗓
の５年間の取り組みが終了
した代表研究者を務めた
東寿大学多元存質科学研究
所の栗原和枝教授に総合的
な員果などを聞いた
뗙このてちよえのへ
ぐれはどこにあたのでし
うか ﹁下面超潤滑による低摩擦革新技術の開発と人材育員を目指すてちよえを構築することにあたてちよえを通じて下面科学を基盤として材料と機械ぐげたべを統合的に理解し研究開発を展開できる人材育員を目指した﹂ ﹁また背景としては低炭素社会への貢献があた家庭によるエてやギ口費の約１割が摩擦損失で失われているとの報告もある目立ちに
くいが摩擦や摩耗の制御は 健済優果が大きい機械ぐげたべのエてやギ向上保守作業の軽減にもつながる﹂ 뗙総合的な員果はどのように見ていますか ﹁材料と機械が融合する低摩擦の員果が生まれ基礎から技術までつながる研究が可能であることを示すことができたのではないかと思ているこれまでにない科学的な材料設計や分子レベやの機構解山に基づく実機ほだやの製作や各種の試験が展開され
た分野融合研究により今 後のイでベぐれに向けて期待が広がた﹂ 뗙人材育員については ﹁分野融合のてちよえによる﹃イれじれぐば﹄や
﹃ 夏
︵ 冬
︶ の 学 校
﹄ を 開
き学生はじめ企業の若化研
究者や技術者の教育に活用さ
れた特に産業下からの参加
者も多く産業下における再
教育の場としても貢献できた
のではないか﹂
뗙構築したてちよえの
今後については
﹁各分野でちばえもげの
研究室が集またので今後
も年に数回の情報交換の場な
どを設けていきたいと考えて
いる﹂
かか リリ ンン トト ララ イイ ボボ ロロ ジジ 特特 集集
広 広 広 広 広 広 広 広 広 広 広 広 広 広 広 広 広
広 が が が が が が が が が が が が が が が が が が る る る る る る る る る る る る る る る る る る 分 分 分 分 分 分 分 分 分 分 分 分 分 分 分 分 分 分 野 野 野 野 野 野 野 野 野 野 野 野 野 野 野 野 野 野 融 融 融 融 融 融 融 融 融 融 融 融 融 融 融 融 融 融 合 合 合 合 合 合 合 合 合 合 合 合 合 合 合 合 合 合 研 研 研 研 研 研 研 研 研 研 研 研 研 研 研 研 研 研 究 究 究 究 究 究 究 究 究 究 究 究 究 究 究 究 究 究
低低 摩摩 擦擦 技技 術術 のの 進進 展展 にに 向向 けけ てて
世世 界界 最最 高高 強強 度度 ゲゲ ルル
多 角 的 に 特 性 評 価 し 改 善
無無 機機 酸酸 化化 物物 がが テテ ンン ググ
ベアリンかに適用し発電機に
機械システムに 新しいシナリオを
研究室が参画
ポポ リリ ママ ーー ブブ ララ シシ 厚厚 膜膜 化化
潤 滑 シ ス テ ム へ 応 用 進 む
目に見えにくい摩擦現各をナでレベやで
とらえ低摩擦技術の開発につなげる取り
組みが進んでいる材料や計測機械など
各分野の研究者がてちよえを構築分
野融合研究による﹁摩擦を科学する﹂学問
領域となるちもイボロけの進展が期待さ
れている新規潤滑ぐげたべへの応用を目
指すぶリマはもぐやかやなどの夏らかい
素材無機酸化存がたれグなどの下面
評価による実用化に向けた新たな設計指呼
が生まれてもいるエてやギの最大活用
に向けた分野融合研究が広がりつつある 濃厚ポリマブラシ
酸化亜鉛コテングを施したベアリングボルを用いたボルベアリング 赤 外 線 分 光 法 を 応 用 し た 「 そ の 場 観 察 装 置 」 機械の性能劣化損厳寿命の原因はその大部分が表面・接触面に由来するという摩擦や摩耗の制御は機械ぐげたべのエてやギ優率向上長寿命化につながるただ子雑な摩擦減現各を解山していくには多分野の研究者が化を組々のが欠かせない
エてやギの最大活
用に向けた﹁グリれ
ちもイボロけ﹂の先
端技術開発において
２０１５年度末には一
つの融合研究ばロけ
えちが５年間の取り組
みを終えた文部科学
省の﹁グリれ・て ちよえ・オは・エえセ
レ れ げ
︵ Ｇ Ｒ Ｅ Ｎ
Ｅ︶﹂事業の一環とし
て﹁グリれちもイ
ボ・イでベぐれ・
てちよえ﹂が立ち
上がり材料科学分野
と機械工学分野の融合
研究が進んだ
同てちよえに参
画したのは東寿大
存 質
・ 材 料 研 究 機 構
뗊ＮＩＭＳ뗋件化大
山形大鶴岡高専横
浜国大京都大同志
社大の研究室融合
研究てちよえを通
じて下面科学を基盤
とした低摩擦技術の進
展に向けたさまざまな
方向性が示された ダブルネトワクゲル ゲルシル分の評価に特化した摺動・回転トルク同時測定装置
摩 擦 計 算 に よ る ポ リ マ ー 鎖 切 断 の メ カ ニ ズ ム ﹁︵機械系との連携で︶実際に機械ぐげたべに使えるんじないか機械分野での新しいぐナリオが見えてきた﹂뗙異分野のてちよえによる員果について京都大学化学研究所の辻井敬亘教授はこう指摘する辻井教授らはぶリマはもぐの厚膜化による機械潤滑ぐげたべへの応用に取り組んでおりリビれグもけいや重合と呼ぶ方密で基板に長さをそろえてぶリマを員長させることを可能にした従来密よりぶリマ鎖を倍以上伸ばすことに員功した膜厚は最新のだじでは５떙뗠を達員してい
る
濃 厚 ぶ リ マ
は も ぐ
뗊ＣＰＢ뗋を溶媒に膨潤さ
せ뗆 向かい合わせて
摺 動
しうどう
すると摩擦係数は境下潤
滑領域で優れた特性を示
す機械ぐげたべに使う
にはぶリマの厚膜化
ははもぐが削り取られ
ることを防ぐことにつな
がる東寿大学多元存質
科学研究所の栗原和枝教
授 グ や
ば と の 連 携 で
は厚膜化したＣＰＢが
マえロ接触下でも低摩擦
性と耐久性があることを
実証試験から確認した
試験からは３００떞뗄の
面 圧 に 耐 え る 結 果 を 壊
た摺動回数は１万回を
達員したぐや材やす
べり軸受など機械要素と
し て の 適 用 を 検 討 す る
뗈入り口뗉が見えてきた
機械設計につなげるＣ
ＰＢの特性評価は各視点
から進んだ同志社大学
の平山朋子教授らとは
潤滑油の中で使えるＣＰ
Ｂを開発したもウリや
基を持つほでマを重合
することでぶリマはも
ぐに親油性を付与し潤
滑 油 と な じ 々 よ う に し
たこの親油性ぶリマ
はもぐのちもイボロけ
特性を確かめるため平
山教授らは中性子反射 率密による構造解析と各種摩擦試験を実施した結果からは親油性ぶリマはもぐを形員することで潤滑油下での摩擦係数が大幅に低下することなどが分かた将来に向けてはとドだげえドもイはの口費電力低減などに役立つ技術としての
進 化 が 見 込 め る と い
う
ぶリマはもぐの機能
・構造評価では計算科
学との連携も深まてい
る東寿大金属材料研究
所の久保百司教授らは
摩擦現各解山を計算科学
ぐへレぐれにより
材料・実験チべを支援
した久保研究室では分
子動力学ぐへレぐ
れによる摩擦ばロセげの
研究を進めており今回
のばロけえちでは濃厚
ぶリマはもぐの分子動
力学ぐへレぐれで の評価に取り組んだ注目する点はぶリマの摩耗現各ぐへレぐれでは二つのぶリマはもぐを向かい合わせて一方を移動させる計算を行い摩擦下面︵上下のはもぐ接触部︶におけるぶリマ鎖の絡み合いが摩耗の原因でありはもぐ密度が大きい濃厚ぶリマはもぐでは絡みが減少するためにぶリマ鎖の切固が起こりにくく摩耗しにくいことが分かた現状は溶媒のない条件での計算結果で今後はイオれ液体などを溶媒にした場合の計算を進める考えで低摩擦に最適な
条 件 の 因 索 に 乗 り 出
す
濃厚ぶリマはもぐの
機械潤滑ぐげたべへの応
用は実用化を見据えて
新たなげたばに入りつ
つある昨年８月には科
学技術振興機構
︵ＪＳＴ︶の戦
略的創造研究推
進事業︵ＡＣＣ
ＥＬ︶に採択さ
れたたマは
﹁濃厚ぶリマ
はもぐのレけリ
エれぐ強化と
ちもイボロけ
応用뗓뗇このた
マの研究代表者
である辻井教授
は﹁耐久性など
﹃産﹄とも連携
してより実用化
に近づけていき
たい﹂としてい
る
酸 化 亜 鉛
︵ Ｚ ｎ Ｏ
︶
は高温・高湿度・真空
中などの厳しい環境でも
安定で地球上に豊富に 存在する材料酸化亜鉛がたれグの結晶配向制御による低摩擦発現を
示す実験だじが存質・
材 料 研 究 機 構
︵ Ｎ Ｉ Ｍ
Ｓ︶にすでにあた
分野融合研究てちよ
えに加わたＮＩＭＳ
構造材料研究拠点ちもイ
ボロけグやばの土佐
正弘グやばリすら
は酸化亜鉛がたれ グの創製から機械ぐげたべへの応用に道筋をつけた具体的にはベアリれグぐげたべへの適用じビれ発電機への導入になる ＮＩＭＳの後藤真宏主席研究員と佐々木道子ＮＩＭＳぶげドえ研究員東寿大多元研の栗原教授 らは酸化亜鉛を使た低摩擦で耐失性能に優れるがたれグ技術を開発したボやベアリれグに適用し摩擦係数ががたれグしない場合に
比 べ て ３ 分 の ２ に 減
り８００度Ｃの耐失性
を確認した今回のグリ
れちもイボ・イでベ ぐれ・てちよえの員果でもある またこのベアリれグを小型けちエれけれに搭載した災害時用の発電機を企業と共同で開発燃料口費量を１％削減できることを確認した員果は６月に発表し﹁多くの問い合わせを受けている﹂︵後藤主席研究員︶という 酸化亜鉛がたれグのメいつこべ解山でもてちよえの各種評価が生かされたその一例
では件化大の森誠之名
誉教授らは赤世線分光
を応用した﹁その場観察
装置﹂で酸化亜鉛が
たれグと潤滑油添加剤
との化学反応による低摩
擦化での知見をのド
どえした
森研究室では接触場
におけるさまざまな潤滑
油の化学的特性を山らか
にしてきており潤滑設
計 の 域 案 に つ な げ て い
るその場観察に関する
でウとウの蓄積をベげ
に多方面での共同研究を
展開しているという ざのちかつウエちな材料のかや水を含々かやは低い摩擦係数を持つことが知られているすは
や て
ち よ
え か や
︵ＤＮ︶は性質の異な
る２種類のかやを組み合
わせた世下最高強度のか
や％以上の水を含ん
でいても車で踏んでも壊 れない強度を持つ てちよえによる分野融合研究では単に研究者が興味を持つ材料から実際に機械分野の実機に使えるための知見を壊ることにあた融合研究ではかやの専門家である山形大学の古川英光教授らがＤＮかやを調製し各研究グやばにサればやを供給多久的にかやの摩擦特性評価を進
め た
各 種 評 価 か ら
は﹁かやを機械に適用
するさまざまな問題も見
えてきた﹂︵古川教授︶
という
材料の改良では溶媒
を従来の水から蒸発しな
い イ オ れ 液 体 に 変 更 し
たかやが乾燥に弱いと
いう弱点に対応したイ
オれ液体と子合した新規
ＤＮかやの開発は鶴岡 高専の佐藤貴哉教授らと取り組んだイオれ液体かやは度Ｃ１０００回の繰り返し測定後も低摩擦を維持従来のかやで
は 難 し か
た 高 温 使
用真空使用の可能性を
実証した
古川研究室と佐藤研究
室との共同でかやを摩
擦材料として使うための
最大の問題だたかやを
基 板
︵ ガ も げ
金 属 な
ど︶に固定する技術も開
発した基材に固定化し
たおイ素アれいと共有
結合によりＤＮかやを固
定 化 す る 技 術 を 確 立 し
た特許も取壊しかや
の 適 用 範 囲 を 広 げ て い
る佐藤教授は﹁実用化
に向けた連携に力を入れ
ていきたい뗓としている뗇
かやの機械応用展開で
は古川研究室と横浜国
大の中野健教授らと連携
で３Ｄばリれじによ
り試作したかやぐや材
を用いてぐリれす・
ピげちれ系ほだやを試作
したこれを踏まえ東
寿大の足立幸志
教 授 ら と 共 同
でかやぐや
材の評価に適し
た摺動・回転ち
やえ同時測定装
置も開発した
足立研究室では
高強度かや表面
に対してレ く処理を施すことで摩擦特性が改善し数十％から一おじほど減少し壊る可能性も実証した分野融合研究が進々中足立教授は﹁かやの可能性
は 広 が ろ う と し て い
る﹂と話す
東寿大の中嶋健准教授
︵ 現
東
工 大 教 授
︶ ら
は原子間力顕微鏡︵Ａ
ＦＭ︶を用いた﹁ナで触
診
﹂ 技 術 を 開 発 し て お
りＤＮかや表面の摩擦
特性評価に取り組んだ
高分子材料の内部構造や
存性を測定し表面の硬
さや接着・粘着特性をナ
でサイこでマピれグす
ることにすでに員功して
いたこうした評価化密
のでウとウを踏まえ今
回のてちよえでは
かやの摩擦特性向上に向
けた試験結果をのド
どえした
かやの機械応用展開で
試作ほだやづくりに協力
した中野研究室では独
自のげマちな潤滑ぐげ
たべも域案している粘
度を自律制御する液晶潤
滑ぐげたべで将来は風
力発電のじビれなどへ
の利用を目指していると
いう
