Journal of Surface Analysis

機械システムにおける摩擦・摩耗・潤滑現象を扱うトライボロジー技術の向上は，表面分析技術の進展によるところが大きい．カーボンニュートラル社会実現に向けては，新たな技術開発課題も山積されており，それらの解決には摩擦界面で起こっている現象をより詳細に解明し，摺動材料ならびに潤滑油の開発へと結びつける必要がある．ここでは，トライボ表面の分析に求められる情報とその分析技術に関し，特にその場観察法の重要性について述べる．

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自動車産業は脱炭素社会の実現に向け，高効率且つ耐久性のある車両を実現するため内燃機関やトランスミッションなどの機械部品の摺動特性向上が重要な課題となっている．特性発現のメカニズムを考察するには，摩擦摩耗の最前線である表面の組成や形状の把握が不可欠である．本報告では，エンジン内での劣化を模擬したオイルを作製し，オイル中に含まれる各種添加剤の劣化状況と摩擦特性との相関を調べた．その結果，摩擦係数μとオイルに含まれる各種添加剤の減少や摺動表面に生成するMoS₂の量には強い相関があることがわかった．

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元素固体における双極子行列要素平方（M_tot²）を光学的エネルギー損失関数(ELF)から計算し，単体原子の結果と比較した．その結果，固体元素における M_tot² は対応する原子のそれよりも大幅に小さく，さらに原子番号依存性は両者で大きく異なっていた．また，IMFP値からBetheの式を用いてM_tot²の計算を行い，ELFから直接計算されるM_tot²と比較した．その結果，元素固体ではスカンジウムを除いてBetheの式から計算されたM_tot²は，ELFから直接計算した値よりも大きく，その差はおよそ 5%以内であった．さらに，実測したエネルギー損失関数とLindhardの誘電関数から電子の非弾性平均自由行程（IMFP）を計算するPennのアルゴリズムの詳細について，Mathematicaを用いて具体的に計算方法を詳細に述べた．この方法の利点は，damping factorを含むLindhard関数を使用することにより，非常に簡単にIMFP計算がプログラミングできることである．しかし，未確定のdamping factorがインプットパラメータに入ること，さらに計算時間が長いと言う欠点がある．IMFP計算を高速に行うためにはdamping factorを含まない長波長極限におけるLindhard関数を使用してFORTRANやJuliaによる計算が必要となる．そこで，それらに代表される手続き型プログラミングにおいて，Pennのアルゴリズムで実際に数値計算を行う場合に必須となる項目について詳細に解説した．

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