―95―[ frei ]]Åtn i5050000i001230ecadesab]-[ tiff[ Nnnececroeoc noanoitcirFf litcirFecnatsD(a)50 m/s(c)C-C bond breaking140120100806040200-20100(b)Adhesion(d)Ring structures are generatedd-DLCa-C:H300200Time [ps]2cycle3cycle10-5-1010-5-10a-C:HDang-ling bond on carbon0.20.4ratio [-]0.20.4ratio [-]d-DLCInterfacial bondsGraphitizationH-terminationDang-ling bond generationGraphite-like carbonIncreaseIncreaseIncreasedecrease0.30.20.1Speed/Load [m/s-MPa](Speed = 0.75m/s)Polymer-like carbona-C:H0 cycle1 cycle2 cycled-DLC0 cycle1 cycle2 cycleIncreasea-C:Hd-DLC0.20.4ratio [-]0.6Polymer-likestructuresFig. 7 Snapshots of Friction Simulation of a-CH Films at (a) 0ps, (b) 10ps, (c) 75ps, and (d) 100ps1 cycleFig. 8 Frictional Forces during the 3-cycle Friction Simulations of d-DLC Films and a-CH FilmsFig. 9 Depth Profile of Ratios of Carbons in a-CH and d-DLC Films, Which Are Classed about Carbon Having Dang-Ling Bond, Graphite-Like-Carbon, Polymer-Like-Fig. 10 Mechanisms of Continuous Friction Interface in 3.3 a-CHとd-DLC膜の摩擦実験による摩擦特性の計測及び表面分析による原子構造変化の同定 3.2節で明らかにしたa-CHとd-DLCの低摩擦メカニズムを検証するために，リングオンディスク試験方式による摩擦特性の計測を行った。Fig. 11に各DLC膜の定常状態の摩擦係数の計測結果を示す。摺動速度を面圧で割った値を横軸，摩擦係数を縦軸とする。横軸の値が小さいほど固体接触の割合が多いシビアな摩擦状態となる。d-DLCはシビアな摩擦状態ほど摩擦係数が増加する結果となった。横軸0.8m/s-MPa以下は焼付きが発生し摩擦係数の計測ができない結果となった。一方，a-CHはシビアな摩擦状態でも低摩擦を発現する結果となり，3.2節で示した計算結果と定性的に一致するものである。Fig. 11 Friction Coe■cients of a-CH and d-DLC Carried out from Ring-on-Disc Friction TestCarbon.a-CH Films and d-DLC FilmsBetter初期状態（0cycle）ではa-CHの割合がd-DLCより小さいことがわかる。これは，a-CH表面の水素が炭素の未結合手をキャップするためと示唆される。a-CHは1cycle後に未結合手が増加するものの，2cycle後の未結合手の増加は抑制されていることがわかる。一方，d-DLCはサイクルに対して未結合手が増加する傾向を示した。低摩擦に寄与するグラファイト構造の炭素の割合について，初期状態（0cycle）では割合がa-CHの割合がd-DLCより大きいことがわかる。また，a-CHはサイクル増加とともに摩擦面上部の領域でグラファイト構造が増加することがわかる。一方，d-DLCは2cycle後に大きくグラファイト構造が減少し，ポリマー構造の炭素は大きく増加する結果となった。以上の解析より考察されるa-CHとd-DLCの連続的な摺動に対するメカニズムをFig. 10に示す。a-CHは初期状態で表面水素により未結合手が少ない状態である。繰り返し摩擦することで界面に低摩擦を示すグラファイト構造が形成されることで，摩擦抵抗が減少する。この過程が，原子レベルのなじみ過程に相当すると示唆される。一方，d-DLCは表面に未結合手が多く存在しており，摩擦界面でCC結合を形成後，せん断によって表面の破壊が起こる。繰り返し摩擦することで，界面ではポリマー上の炭素が形成され，表面の破壊により未結合手が繰り返し形成されることで高摩擦が維持されると考えられる。
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