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第27回機械要素技術展

 

トライボコーティング技術研究会、第14回岩木賞贈呈式、第24回シンポジウムを開催

 トライボコーティング技術研究会と理化学研究所は2022年2月25日に、「岩木トライボコーティングネットワークアワード(岩木賞)第14回贈呈式」および「第24回『トライボコーティングの現状と将来』シンポジウム-摩擦界面の解析と固体潤滑、DLCコーティングの最前線、薄膜研磨・デバイス開発-」をハイブリッド開催した。

第14回岩木賞受賞者と関係者 トライボコーティング技術研究会 mst メカニカル・テック社
第14回岩木賞受賞者と関係者

 

 岩木賞は表面改質、トライボコーティング分野で多大な業績を上げた故・岩木正哉博士(理化学研究所元主任研究員、トライボコーティング技術研究会前会長)の偉業を讃えて、当該技術分野と関連分野での著しい業績を顕彰するもの。トライボコーティング技術研究会が提唱して2008年度に創設、未来生産システム学協会(FPS)が表彰事業を行っている。

 第14回目となる今回は、埼玉工業大学 長谷亜蘭氏が業績名「摩擦界面in situ観察・AEセンシング研究によるトライボロジー現象の可視化・診断の基盤構築」で優秀賞に、川邑研究所 川邑正広氏・宇宙航空研究開発機構(JAXA) 松本康司氏が業績名「宇宙探査における次世代型サンプルリターン用固体被膜潤滑剤の開発」で特別賞に輝いた。また、ティ・ディ・シーが業績名「金属箔(長尺フープ状)研磨技術の開発」で事業賞を受賞した。

 優秀賞の業績「摩擦界面in situ観察・AEセンシング研究によるトライボロジー現象の可視化・診断の基盤構築」は、摩擦界面in situ観察(その場観察)とアコースティックエミッション計測(AEセンシング)を活用し、トライボロジー現象の可視化・診断に関する研究を推進し、トライボロジー現象が関わる様々な問題解決へのアプローチを行ったもの。in situ観察によって得られた各種トライボロジー現象とAE信号の関係を明らかにしたほか、各種実験を実施しそのトライボロジー現象下で検出されたAE信号原波形の特徴を整理し、トライボロジー現象AE信号周波数の相関マップとして体系化した。AE信号周波数変化に着目したトライボロジー現象のインプロセス計測への適用・普及に貢献。AEセンシングによるIoT化・スマート化を一挙に加速できるほか、日用品、食品、医療など異分野への応用・展開が期待できることも評価された。

 受賞の挨拶に立った長谷氏は、「AEの研究は職業能力開発総合大学校 和田正毅先生の指導の下で始め、その後、トライボロジー研究の祖・曽田範宗先生の弟子である笹田 直先生、三科博司先生の下で摩耗の研究に入った。曽田先生も在籍した理化学研究所とトライボロジーの関わる岩木賞の受賞は、非常に感慨深い。実際の摩擦界面で起こるトライボロジー現象を可視化・診断する研究は必要不可欠であり、本研究成果は、省エネルギー・省資源、環境負荷低減につながるトライボロジー改善の根幹となる問題解決および最適化に貢献できると考えている。岩木正哉先生の名に恥じぬよう引き続き研究を進めていきたい」と語った。

左から、長谷氏、大森会長、当日プレゼンターを務めた熊谷泰副会長 トライボコーティング技術研究会 岩木賞 mst メカニカル・テック社
左から、長谷氏、大森会長、当日プレゼンターを務めた熊谷泰副会長

 

 特別賞の業績「宇宙探査における次世代型サンプルリターン用固体被膜潤滑剤の開発」では、次世代型サンプルリターン機構の駆動部の潤滑要件に耐える固体被膜潤滑剤の開発に成功したことが評価された。探査機のサンプルリターン機構部品に固体被膜潤滑剤を適用する際には、摺動部から排出された摩耗粉がコンタミとなった場合でも地球外物質と明確に区別できるよう、固体被膜潤滑剤に使用可能な材料が制限されている。より多く、より大きな試料を持ち帰るために機器の大型化が進むサンプルリターンでは、駆動部の摩擦部には負荷が増すことからより潤滑性・耐久性の高い潤滑剤が求められる。高負荷条件で実績のある層状固体潤滑剤・二硫化モリブデン(MoS2)など多くの無機材料が制限され、限られた材料でMoS2系被膜の特性に相当する潤滑剤を開発する必要が生じている。本業績は、四フッ化エチレン(PTFE)樹脂とポリイミド(PI)樹脂結合材を組み合わせた摩擦係数0.1以下の長寿命の固体被膜潤滑剤を開発し、次世代のサンプルリターン機構に対応できる可能性を示した。

 受賞の挨拶に立った川邑氏は、「1980年代にJAXA(当時NASDA)が純国産ロケットの開発を開始した折から、潤滑剤も国産でとのお声がけをいただき宇宙機器用固体潤滑被膜の研究開発で参画した。以来、いくつかの宇宙プロジェクトの成功に向けて、目立たないのが美徳という潤滑剤でこつこつと実績を積み重ねてきた。いずれも多くの先生方の指導の下、成し遂げてきたもので、目立たないのが美徳の潤滑剤でこのような賞をいただけたことは、先生方の指導の賜物であり、あらためてここに感謝の意を表したい。新技術が登場するたびに潤滑にも新しい課題が突き付けられる。今後も潤滑の課題解決に向けて引き続き開発に努めていきたい」と語った。

左から、松本氏、川邑氏、大森会長、熊谷泰副会長 岩木賞 トライボコーティング技術研究会 mst メカニカル・テック社
左から、松本氏、川邑氏、大森会長、熊谷副会長

 

 事業賞の業績「金属箔(長尺フープ状)研磨技術の開発」は、長尺フープ状の銅箔への鏡面加工依頼に対し金属箔の鏡面加工の技術開発を積み重ね、ナノレベルの表面粗さを連続的に実現する専用装置を開発、長尺フープ状の金属箔の超鏡面加工および量産化に取り組みユーザーニーズに応えられるレベルに到達したことなどが評価された。本研磨技術は、長尺鏡面金属箔をフレキシブルデバイス用支持基板として、印刷技術を用いてロールto ロール方式で電極を形成するなど、安価に大量の電子部品製造が可能になる新手法として期待されている。ディスプレイ分野では本研磨技術を用いてアモルファス金属箔帯に対する鏡面化も実績があり、有機EL 材料としての採用も有望視されているほか、グラフェンを用いた新たなタッチパネルの量産化実現を支援する、グラフェン単層膜の製造用金型としての用途も見込まれている。

 受賞の挨拶に立ったティ・ディ・シー 赤羽優子氏は、「当社は宮城県の研磨屋だが、どんなに小さな依頼でも、他社がやりたがらない難しい精度や形状で困っている顧客のニーズに対し、新たな技術や装置を開発してでも応えてきた。顧客の課題を解決すると同時に技術力を高めてきた。今回の受賞業績も、顧客のこんな仕様のものが欲しいが、やってくれるところがなくて困っている、との声に対して地道に取組みを進めてきた賜物であり、その取組みを評価いただいたことは、とてもうれしい」と述べた。

左から、赤羽氏、大森会長、熊谷泰副会長 岩木賞 トライボコーティング技術研究会 mst メカニカル・テック社
左から、赤羽氏、大森会長、熊谷副会長


 贈呈式の後はシンポジウムに移行。岩木賞の記念講演として優秀賞に輝いた埼玉工業大学 長谷氏が、特別賞に輝いた川邑研究所 川邑氏が、事業賞に輝いたティ・ディ・シー 赤羽氏が、それぞれ講演を行った後、以下のとおり3件のトライボコーティング技術研究会会員による講演がなされた。

・「水素含有率の異なる DLC コーティング被膜の非鉄金属に対する耐凝着性の評価」川本秀士氏(ナノコート・ティーエス)…a-C:H被膜の粗さを研磨によってta-C被膜相当として評価した結果、ボール、ディスクともにA5052ボールを除いて、比摩耗量はおおむね研磨前の値に比べ研磨後の値の方が小さかった。また、研磨後においてボール、ディスク比摩耗量のトレードオフの傾向は確認されなかった。水素含有率の異なる各DLC被膜のアルミナボールとの摩擦摩耗特性を評価した結果では、アルミナボールの顕著な被膜攻撃性は確認されず、摺動により生じた摩耗粒子が酸化したもの、あるいは摩耗粒子が生じる際に酸化する酸化アルミがアブレシブ性に関係するものと考えられる。また、アルミ材ボールと異なり、顕著な摩耗粉の凝着は確認されなかった。被膜表面粗さを同等にしても、比較的高硬度のアルミナボールを相手材としても、ta-C被膜の比摩耗量はいずれの条件においても小さく、摩擦係数もa-C:H被膜と比較して不利な傾向は確認されなかった。

・「潤滑状態や潤滑剤の化学構造によって異なる DLC コーティング膜の摩擦特性」吉田健太郎氏(神奈川県立産業技術総合研究所)…オレイン酸潤滑下での摩擦係数の経時変化の比較では、ta-C被膜がa-C:H被膜に比べ1/8程度の0.005という摩擦係数を著しく短い安定時間で発現、この違いはトライボ化学反応というDLC膜と潤滑剤中の極性基の化学反応の違いに起因するとした。また、エステル系潤滑剤中の炭素鎖長と分岐の有無の影響では、ta-C被膜同士の摩擦ではC6-C10直鎖、C9分岐、C10分岐の順に摩擦係数が低くなる傾向を示し、a-C:H被膜同士の摩擦ではC6-C10直鎖、C10分岐、C9分岐の順に摩擦係数が低くなる傾向を示し、ta-C被膜がa-C:H被膜に比べて潤滑剤の化学構造や極性が異なるものに対して摩擦係数低減効果を発現しやすい結果となった。さらに、トリメチロールプロパントリオレート(TMPTO)中では、混合潤滑では平滑ta-C被膜がa-C:H被膜に比べ低い摩擦係数を示したが、EHL~流体潤滑ではa-C:H被膜が平滑ta-C被膜よりも低い摩擦係数を示した。

・「超薄型有機電子素子を利用した集積化デバイスの実現とウェアラブルエレクトロニクス応用」福田憲二郎氏(理化学研究所)… 次世代ウェアラブルエレクトロニクスとして、やわらかく、軽く、伸縮自在の超薄型(厚さ2.5μm)有機薄膜太陽電池を紹介した。東レとの共同開発による耐熱・高効率有機太陽電池では、耐熱性と高エネルギー変換効率を両立する新しい半導体ポリマーに加え、超薄型基板材料として表面平坦性と耐熱性に優れた透明ポリイミドを用いることで、ガラス基板に匹敵する高いエネルギー変換効率15%を達成するとともに、100℃の加熱でも素子劣化が無視できるほど小さいという高い耐熱性を実現。ホットメルト手法を用いた衣服への直接貼り付けを可能しており、発電する紳士服「発電スーツ」も開発している。さらに、自律駆動型センサシステムや、超柔軟有機太陽電池と超柔軟有機LEDの無接着剤・超柔軟導電接合技術について紹介した。

第24回シンポジウムのもよう トライボコーティング技術研究会 mst メカニカル・テック社
第24回シンポジウムのもよう