凹みと平坦部を周期的に持った表面を機械的に形成 | 理化学研究所
http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150821_1/

画像
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図1　Angled-FPPにより創成された表面の様子
(a) ノズル角度を変化させた場合。(b) ノズル距離を変化させた場合。微粒子の投射角などの条件に応じて凹凸の方向性や間隔が調整可能であることを確認した。
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図2　精密研削による平坦化を施した表面の凹凸解析結果
研削量を微細に調節することで、凹みだけを残し凸部の平坦化を施す「プラトー化加工」を実現した。
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図3　表面平坦化の違いによる摩擦係数の相異
平坦化の度合いに応じて摩擦特性が変化している。この作用は各種精密機械における摩擦のコントロールへと応用できる可能性を示唆している。


要旨

理化学研究所（理研）大森素形材工学研究室の大森整主任研究員と、東京都市大学工学部機械工学科の亀山雄高准教授らの共同研究チームは、微粒子を投射して金属表面を改質する微粒子ピーニング（FPP）[1]と精密研削を組み合わせた独自の機械的手法で、凹みと平坦部を周期的に持った金属表面を形成する加工法を開発しました。これまで機械的な加工法だけでは簡便に調整することが難しかった凹みの周期性や深さ、平坦部の面積なども、本加工法を用いることによって一定の範囲内で調整可能になります。

材料の表面にマイクロ～ナノメートルの微細な突起や凹みを作ると、表面にさまざまな機能を持たせることができます。例えば、パソコンなどのハードディスクに利用される軸受の表面には動圧発生のための微細な溝が彫られており、それによって非接触で軸を高速回転させることを可能としています。金属の表面に微細構造を簡単に形成することができれば、その金属自体を直接、機能を持った製品として用いることができます。また、表面の微細構造を樹脂やガラスに転写するための金型として用いることで、製品を量産できる可能性もあります。これまで、金属材料に微細構造を形成する場合には、化学エ◯チングやレーザ加工が用いられていました。しかし、化学エ◯チングでは非加工部分をマスキング（保護）する必要があり、また、レーザ加工ではスキャンする装置とプログラムが必要であることから、より簡便で効率的な微細構造の形成法が求められていました。

共同研究チームは、新たな微細構造形成法として微粒子ピーニングと精密研削を組み合わせた加工法を試みました。その結果、微粒子を材料表面に対して斜めから投射し、その後精密研削を行うことで、凹みと平坦部が周期的に配列された微細構造の形成を実現しました。この加工法は、低摩擦化が要求される電動アクチュエーターのスライド部品、医療用インプラント表面加工、再生医療用の細胞培養プレート、高効率な熱交換器など多様な用途への適用が期待できます。

本研究成果は、CIRP（国際生産工学アカデミー）が発行する生産工学研究雑誌「CIRP Annals - Manufacturing Technology」（Volume 64/1, 2015）に掲載されました。また、CIRP総会において8月25日に報告を行う予定です。

続きはソースで


 

掲載日：2015年3月4日
http://www.zaikei.co.jp/article/20150304/238722.html



　東京大学の石田忠協力研究員らによる研究グループは、大陸プレートと海洋プレートがこすれ合う様子を模擬実験できる装置を開発し、物と物が触れ合うところが融合し、水あめのように滑らかに変形することを発見した。

　摩擦は基本的かつ十分理解された物理現象であるものの、超高圧（1GPa以上）かつ超低速（0.1nm/s以下）の摩擦についてはよく分かっていない。この超高圧かつ超低速の摩擦は、地震を起こす大陸の状態と非常に似ており、この摩擦の研究が進むことで地震のメカニズムを解き明かす一助となると考えられている。

　今回の研究では、最新のマイクロマシンを透過型電子顕微鏡の中で動かす装置を開発し、摩擦が起きた際にぶつかったところが水あめのように変形する様子を動画で観察することに成功した。

さらに、この装置を用いて2つのナノメートルサイズのシリコンの超高圧・超低速の摩擦の様子をナノスケールで観察したところ、ナノメートルサイズのシリコン同士を押し付けると、ぶつかったところが32GPaという超高圧となり、結晶構造が壊れアモルファス状態の直径5nm程度の接合ができること、そしてシリコンを秒速0.01ナノメートルという超低速でこするように動かすと、接合が水あめのように変形し、超塑性変形ののちに破断することが分かった。

　今後は、地震発生のメカニズム解明や、技術革新を起こすマイクロマシン・ナノテクノロジーの飛躍的な発展に大いに役立つと期待されている。

　なお、この内容は「Nano Letters」に掲載された。

<画像>
研究グループが開発した電子顕微鏡とマイクロマシンを組合せた実験装置。超高圧かつ超低速で変形する接触部を長時間にわたってナノメートルレベルで観察できる（写真：東京大学の発表資料より）
http://www.zaikei.co.jp/files/general/2015030423292500big.jpg

超高圧かつ超低速のシリコンの摩擦。接触部が水あめのように変形することを確認した。実験と計算によりその変形が、アモルファスと原子の流入によるものであることを突き止めた（東京大学の発表資料より）
http://www.zaikei.co.jp/files/general/2015030423303870big.jpg

<参照>
日経プレスリリース - 東大、超高圧かつ超低速で物体をこすると大きな塑性変形することを発見
http://release.nikkei.co.jp/detail.cfm?relID=381607&lindID=5

Time-Lapse Nanoscopy of Friction in the Non-Amontons and Non-Coulomb Regime - Nano Letters (ACS Publications)
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl5032502

南鳥島、大震災後に西へ加速

　海底プレート（岩板）の移動に伴い、日本列島に近づく方向に動いている南鳥島（東京都小笠原村）の速度が、２０１１年の東日本大震災以降、約１割加速していることが北海道大と静岡大のチームの研究で４日明らかになった。

　南鳥島は日本最東端の島。西に進むことで日本全体の縮小が加速したとみることもできる。

　南鳥島が載る太平洋プレートは日本列島が載るプレートの下に沈み込んでいるが、大震災後に加速している。大震災の前後でプレート同士の摩擦が弱まったことが原因とみられる。

　南鳥島は震源から東南に約２千キロも離れている。

2015年1月4日(日)16時2分配信　共同通信
http://news.nifty.com/cs/headline/detail/kyodo-2015010401000797/1.htm

【ケンブリッジ（米マサチューセッツ州）時事】ユーモラスで独創的な研究などに贈られる「イグ・ノーベル賞」の２０１４年の授賞式が１８日、米マサチューセッツ州ケンブリッジのハーバード大で行われ、「バナナの皮を踏むとなぜ滑りやすいのか」を実験で解明した北里大医療衛生学部の馬渕清資教授（６３）らのチームが物理学賞を受賞した。（2014/09/19-08:38）

http://www.jiji.com/jc/c?g=soc_30&k=2014091900136