女性研究者紹介

超短パルスレーザを用いた炭素系硬質被膜の表面機能創製新しいものづくり技術の創出

名古屋工業大学　助教

LIU　Xiaoxu

電気・機械工学科 機械工学分野
研究キーワード：炭素系硬質被膜　トライボロジー　短パルスレーザ加工

研究の概要

現在省エネルギー化・長寿命化に向けては、機械部品の摩擦と摩耗の制御がより必要となります。それに対して、炭素系硬質被膜はダイヤモンドとグラファイトの中間構造であり、耐摩耗性と低摩擦特性の両方を持ち、さらに化学的安定性かつ高密着性、生体親和性などの特性を有しており、幅広い分野で応用されています。切削分野の中では、人工的に作製されたダイヤモンドの一種である、CVDダイヤモンドは安価かつ高硬度、高成形性などの優れた性能を持つコーティング材として注目を集めています。私の研究は超短パルスレーザを利用し、その高い潜在能力を持つ膜の工業的な利用価値を一層向上させることです。一方で、DLC膜は優れたトライボロジー特性を持つため、自動車のしゅう動部へ適用することで低燃費化が期待されています。ここで、私は光学の手法による潤滑油中の添加剤などのDLC膜への吸着過程の解明について研究しています。以上により、私は炭素系硬質膜と種々な光学手法、例えば短パルスレーザの研究を中心に、新しいものづくり技術の創出を目指しています。

フェムト秒レーザを用いた炭素系硬質被膜の表面機能創製

本研究では超短パルスフェムト秒レーザの超精密加工に着目して、超鋭利な刃先創製『高い切れ味』と高密度エネルギー照射による表面改質『機能性付与』を両立した革新的な切削工具成形手法を提案します。具体的には，刃先近傍は鋭利さを重視した加工条件、刃先から離れたすくい面または逃げ面部では表面改質にともなう摩擦低減効果を発現できる加工条件などを組み合わせることで、工具刃先の各部分に異なる機能を付与させて総合的な切削性能を向上させるという新たなコンセプトを提案します。

DLC膜表面における潤滑油添加剤の吸着過程の解明

本研究室で開発した超高感度表面分析法である表面プラズモン共鳴(SPR)顕微鏡を利用し、DLC膜表面と潤滑油添加剤の相互作用、吸着過程などの素過程について研究します。最終的には油中添加剤の吸着面の場観察による低摩擦摺動面の設計を目指します。DLC膜は現在自動車での摺動面に応用されている重要な成膜技術であり、本研究を進めることで自動車の低燃費化や長寿命化に大きく貢献できると期待されます。

共同研究希望分野

炭素系硬質被膜　トライボロジー　超短パルスレーザ加工

プロフィール

2018年9月　 名古屋工大学大学院工学部機械理工専攻博士後期課程修了　博士（工学）
2018年10月　名古屋工業大学電気・機械工学科　機械工学分野　助教

業績

  • ž ジャーナル論文

Liu, X., Umehara, N., Tokoroyama, T., & Murashima, M. (2019). Tribological properties of ta-CNx coating sliding against steel and sapphire in unlubricated condition. Tribology International, 31, 102-111.

Liu, X., Yamaguchi, R., Umehara, N., Murashima, M., & Tokoroyama, T. (2017). Effect of oil temperature and counterpart material on the wear mechanism of ta-CNx coating under base oil lubrication. Wear, 390, 312-321.

Liu, X., Yamaguchi, R., Umehara, N., Deng, X., Kousaka, H., & Murashima, M. (2017). Clarification of high wear resistance mechanism of ta-CNx coating under poly alpha-olefin (PAO) lubrication. Tribology International, 105, 193-200.

  • ž 研究発表

Xiaoxu Liu, Kohei Natsume, Satoru Maegawa, Fumihiro Itoigawa, Shingo Ono and Michiharu Ota, Femtosecond Laser Processing of CVD Diamond Coated Cutting Tool Edge, the 15th China-Japan International Conference on Ultra-Precision Machining Process (CJUMP), Sept. 2019.

Xiaoxu Liu, Kohei Natsume, Satoru Maegawa and Fumihiro Itoigawa, Pulse Laser Grinding Processing of Polycrystalline CVD Diamond Coated Cutting Tool Edge with Femtosecond Laser, FIO/LS: Frontiers in Optics + Laser Science, Washington District of Columbia, USA, Sept. 2019.

Xiaoxu Liu, Kohei Natsume, Satoru Maegawa, Fumihiro Itoigawa, Shingo Ono and Michiharu Ota, A Comparative Study of Surface Modification effects of Femtosecond and Nanosecond Laser on CVD Diamond Tools during Sharpening Processing, CLEO: Laser Science to Photonic Application, San Jose Convention Center, San Jose, California, USA, May 2019.

Xiaoxu Liu, Kohei Natsume, Satoru Maegawa and Fumihiro Itoigawa, Micromachining of Polycrystalline CVD Diamond Coated Cutting Tool with Femtosecond Laser, The 8th International Conference on Manufacturing, Machine Design and Tribology (ICMDT2019), Kogoshima, Japan, April 2019.

Liu, X., Umehara, N., Tokoroyama, T and Murashima, M. Tribological properties of ta-CNx coating under different oil temperatures and counterpart materials in base oil, the 6th World Tribology Congress – WTC, Beijing, China, Sept. 2017.

Liu, X., Yamaguchi, R., Umehara, N. and Murashima, M, Wear behavior of tetrahedral amorphous carbon nitride under poly alpha-olefin (PAO) lubrication, the 4th International Conference on Manufacturing, Machine Design and Tribology (ICMDT 2017), Jeju, Korea, April 2017.