高分子液体潤滑剤のナノトライボロジー

ポリジメチルシロキサン超薄膜の特異な摩擦・潤滑機構

抄録

表面力測定装置 (SFA) を用いて, ポリジメチルシロキサン (PDMS, M_w≈80000) 超薄膜の摩擦特性を評価した。PDMSの液滴を雲母基板問に挟んで垂直圧力によって薄膜化すると, 分子は表面問から排出され, hard-wall膜を形成した。せん断中の膜厚と摩擦の測定から, PDMS分子は薄膜中で規則的な層状構造を形成し, 分子レベルでの摩擦は配向したPDMS分子層の界面で生じていることが明らかになった。多くの炭化水素系の高分子液体は薄膜状態で乱れた膜構造を有し, せん断時にレオロジー的な応答を示すのに対し, PDMSの膜構造と摩擦特性はそれとは根本的に異なるものである。SFAを用いた摩擦の測定により, PDMS薄膜の分子レベルでのユニークな摩擦機構が明らかになったが, これは, PDMSを用いた潤滑表面における巨視的な摩擦現象を理解する上でも有用と考えられる。