JP2014169787A - Slide mechanism and slide member - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a slide mechanism capable realizing a quite low coefficient of dynamic friction in a configuration in which only one slide surface of slide surfaces to be slid to each other has a polymer brush layer.SOLUTION: This invention relates a slide mechanism having slide surfaces to be slid to each other characterized in that one slide surface is a slide surface having a polymer brush layer 20 in which high molecules fixed through covalent bond on a board are swelled with liquid substance and the other slide surface is a slide surface 40 in which its maximum height is lower than an average molecular chain length of the polymer brush layer.

Description

本発明は、摺動機構および摺動部材に係り、従来と比較して極めて低い動摩擦係数を得ることが可能な摺動機構および摺動部材に関する。   The present invention relates to a sliding mechanism and a sliding member, and more particularly to a sliding mechanism and a sliding member that can obtain a dynamic friction coefficient that is extremely lower than that in the past.

従来までにポリマーブラシ層を有する摺動面が低い摩擦係数を示すことが知られている。たとえば、特許文献１では、ＤＬＣ−Ｓｉ膜上のポリマーブラシ膜を有するブロックと、同様のポリマーブラシ膜を有するリングとで構成される摺動機構が開示されている。この特許文献１では、たとえば、０．０２と比較的低い動摩擦係数が達成されている。   Conventionally, it is known that a sliding surface having a polymer brush layer exhibits a low coefficient of friction. For example, Patent Document 1 discloses a sliding mechanism including a block having a polymer brush film on a DLC-Si film and a ring having a similar polymer brush film. In Patent Document 1, for example, a relatively low dynamic friction coefficient of 0.02 is achieved.

また、特許文献２では、原子間力顕微鏡を用いてポリマーブラシ面同士の摺動機構について詳細な検討がなされており、原子間力顕微鏡で測定可能なミクロレベルでのブラシ同士を摺動させた場合に、摩擦係数が０．００１程度となることが報告されている。   Moreover, in patent document 2, the detailed study was made about the sliding mechanism of polymer brush surfaces using an atomic force microscope, and the brushes at a micro level measurable with an atomic force microscope were slid. In some cases, the friction coefficient is reported to be about 0.001.

特開２０１２−５６１６５号公報JP 2012-56165 A 特開２００６−３１６１６９号公報JP 2006-316169 A

しかしながら、上記特許文献１および特許文献２の技術は、いずれも、互いに摺動する両方の摺動面にポリマーブラシ層を設けるものであり、このように両方の摺動面にポリマーブラシ層を設ける場合には、基材となる材質が制限されてしまうという問題があり、さらには、設置コストも非常に高くなるため、現実的ではなく、実用レベルの面積を有する摺動面は実用化されていない。加えて、有機ポリマーからなるポリマーブラシ層は、摺動面の真実接触面に極めて大きな摩擦圧がかかるため、このような極めて大きな摩擦圧により、ポリマーブラシ層が破壊されてしまうという課題もある。   However, the techniques of Patent Document 1 and Patent Document 2 both provide a polymer brush layer on both sliding surfaces that slide with each other, and thus provide a polymer brush layer on both sliding surfaces. In this case, there is a problem that the material used as a base material is limited, and furthermore, the installation cost becomes very high, so it is not practical and a sliding surface having a practical level area has been put into practical use. Absent. In addition, the polymer brush layer made of an organic polymer has a problem that the polymer brush layer is destroyed by the extremely large frictional pressure because a very large frictional pressure is applied to the true contact surface of the sliding surface.

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、相互に摺動する摺動面のうち、一方の摺動面にのみポリマーブラシ層を有するような構成において、極めて低い動摩擦係数を実現可能な摺動機構、および該摺動機構を備える摺動部材を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a very low dynamic friction coefficient in a configuration in which a polymer brush layer is provided only on one sliding surface among sliding surfaces sliding on each other. An object of the present invention is to provide a realizable sliding mechanism and a sliding member including the sliding mechanism.

本発明者等は、上記目的を達成するために鋭意研究した結果、液体物質で膨潤されたポリマーブラシ層を有する摺動面と、最大高さＳｚが、該ポリマーブラシ層の平均分子鎖長よりも小さい摺動面とを組み合わせることにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the sliding surface having the polymer brush layer swollen with a liquid substance and the maximum height Sz are based on the average molecular chain length of the polymer brush layer. Furthermore, the present inventors have found that the above object can be achieved by combining with a small sliding surface, and have completed the present invention.

すなわち、本発明によれば、
〔１〕相互に摺動する摺動面を備える摺動機構であって、一方の摺動面（Ａ）は、基材上に共有結合で固定された高分子を、液体物質で膨潤してなるポリマーブラシ層を有する摺動面であり、他方の摺動面（Ｂ）は、その最大高さＳｚが、前記ポリマーブラシ層の平均分子鎖長よりも小さい摺動面であることを特徴とする摺動機構、
〔２〕摺動速度０．５〜１３８００ｍｍ／秒の条件で摺動させた際における動摩擦係数が０．０１以下であることを特徴とする前記〔１〕に記載の摺動機構、
〔３〕前記摺動面（Ａ）と、前記摺動面（Ｂ）とが互いに異なる親媒性を有するものである前記〔１〕または〔２〕に記載の摺動機構、
〔４〕前記ポリマーブラシ層は、基材表面の面積に対する専有面積率が１０％以上のグラフト密度にて高分子鎖がグラフトされてなることを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の摺動機構、
〔５〕前記ポリマーブラシ層を構成する高分子グラフト鎖が、前記基材表面に、表面開始リビングラジカル重合法で形成されたものであることを特徴とする前記〔４〕に記載の摺動機構、
〔６〕前記ポリマーブラシ層を構成する高分子グラフト鎖が、イオン性の解離基を有する高分子物質で構成されることを特徴とする前記〔４〕または〔５〕に記載の摺動機構、
〔７〕前記ポリマーブラシ層に含まれる、前記液体物質がイオン液体であることを特徴とする前記〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載の摺動機構、
〔８〕前記摺動面（Ｂ）が、ケイ素を含有することを特徴とする前記〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載の摺動機構、
〔９〕前記摺動面（Ｂ）が、ケイ酸塩化合物、ガラス、および炭素質材料から選択される少なくとも１つを含有することを特徴とする前記〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載の摺動機構、
〔１０〕前記摺動面（Ｂ）が、基材上に、最大高さＳｚが、前記ポリマーブラシ層の平均分子鎖長よりも小さい平滑膜を、硬化型の接着剤を介して接着されてなるものであり、前記接着剤の硬化時のビッカース硬度ＨＶが１０００以下であることを特徴とする前記〔１〕〜〔９〕のいずれかに記載の摺動機構、ならびに、
〔１１〕前記〔１〕〜〔１０〕のいずれかに記載の摺動機構を備える摺動部材、
が提供される。 That is, according to the present invention,
[1] A sliding mechanism having sliding surfaces that slide relative to each other, wherein one sliding surface (A) swells a polymer fixed by covalent bonding on a substrate with a liquid substance. The other sliding surface (B) is a sliding surface whose maximum height Sz is smaller than the average molecular chain length of the polymer brush layer. Sliding mechanism,
[2] The sliding mechanism according to the above [1], wherein a dynamic friction coefficient when sliding at a sliding speed of 0.5 to 13800 mm / sec is 0.01 or less,
[3] The sliding mechanism according to [1] or [2], wherein the sliding surface (A) and the sliding surface (B) have different lyophilic properties,
[4] Any of [1] to [3] above, wherein the polymer brush layer is formed by grafting polymer chains at a graft density of 10% or more with respect to the area of the substrate surface. The sliding mechanism according to
[5] The sliding mechanism according to [4], wherein the polymer graft chain constituting the polymer brush layer is formed on the substrate surface by a surface-initiated living radical polymerization method. ,
[6] The sliding mechanism according to [4] or [5], wherein the polymer graft chain constituting the polymer brush layer is composed of a polymer substance having an ionic dissociation group,
[7] The sliding mechanism according to any one of [1] to [6], wherein the liquid substance contained in the polymer brush layer is an ionic liquid,
[8] The sliding mechanism according to any one of [1] to [7], wherein the sliding surface (B) contains silicon,
[9] The sliding surface (B) contains at least one selected from a silicate compound, glass, and a carbonaceous material, and any one of the above [1] to [7] Described sliding mechanism,
[10] A smooth film having a maximum height Sz smaller than the average molecular chain length of the polymer brush layer is bonded to the sliding surface (B) on the base material via a curable adhesive. The sliding mechanism according to any one of [1] to [9] above, wherein the adhesive has a Vickers hardness HV of 1000 or less when cured, and
[11] A sliding member comprising the sliding mechanism according to any one of [1] to [10],
Is provided.

本発明によれば、相互に摺動する摺動面のうち、一方の摺動面にのみポリマーブラシ層を有するような構成において、極めて低い動摩擦係数を実現可能な摺動機構、および該摺動機構を備える摺動部材を提供することができる。   According to the present invention, a sliding mechanism capable of realizing an extremely low dynamic friction coefficient in a configuration in which a polymer brush layer is provided only on one of the sliding surfaces that slide with each other, and the sliding A sliding member provided with a mechanism can be provided.

図１は、本発明に係る摺動機構の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of a sliding mechanism according to the present invention. 図２（Ａ）は、比較例で用いた「未処理のシリカ球」の原子間力顕微鏡写真、図２（Ｂ）は、実施例で用いた「シリカ薄膜形成シリカ球」の原子間力顕微鏡写真である。2A is an atomic force microscope photograph of “untreated silica spheres” used in the comparative example, and FIG. 2B is an atomic force microscope of “silica thin film-forming silica spheres” used in the examples. It is a photograph.

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る摺動機構の一例を示す模式図である。本発明の摺動機構は、基材１０上に形成されたポリマーブラシ層２０からなる第１摺動面を備える第１摺動部材１００と、基材３０上に形成された平滑化面４０からなる第２摺動面を備える第２摺動部材３００とを備え、これらポリマーブラシ層２０からなる第１摺動面と、平滑層４０からなる第２摺動面とが互いに対峙し、相互に摺動可能となっている。なお、本発明の摺動機構においては、通常、第１摺動部材１００を固定した状態とし、第１摺動部材１００上を、第２摺動部材３００を移動させる構成（たとえば、図１中に矢印で示す方向に第２摺動部材３００を移動させるような構成）とする。すなわち、通常、第２摺動部材３００を可動部材として用いる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a sliding mechanism according to the present invention. The sliding mechanism of the present invention includes a first sliding member 100 having a first sliding surface made of a polymer brush layer 20 formed on a base material 10 and a smoothing surface 40 formed on the base material 30. A second sliding member 300 having a second sliding surface, and the first sliding surface made of the polymer brush layer 20 and the second sliding surface made of the smooth layer 40 face each other, and It is slidable. In the sliding mechanism of the present invention, normally, the first sliding member 100 is fixed, and the second sliding member 300 is moved on the first sliding member 100 (for example, in FIG. 1). The second sliding member 300 is moved in the direction indicated by the arrow in FIG. That is, normally, the second sliding member 300 is used as a movable member.

＜第１摺動部材１００＞
基材１０としては、特に限定されず、鋳鉄、鋼、ステンレス鋼などの鉄や鉄合金、アルミニウム、銅などの非鉄及び非鉄合金、さらには、シリコンウエハ、ガラス、石英などの非金属などを用いることができるが、後述するポリマーブラシ層２０を、表面開始リビングラジカル重合法で形成するために必要となる、重合開始基をその表面に形成可能な材料、具体的には、シリコンウエハ、雲母の剥離片などの劈開性の鉱物、表面上に水酸基などの反応性置換基が存在するポリマー薄膜が付与された平面基材などが好ましく用いられる。 <First sliding member 100>
The substrate 10 is not particularly limited, and iron, iron alloys such as cast iron, steel, and stainless steel, non-ferrous and non-ferrous alloys such as aluminum and copper, and non-metal such as silicon wafer, glass, and quartz are used. However, a material capable of forming a polymerization initiating group on the surface, which is necessary for forming the polymer brush layer 20 described later by the surface-initiated living radical polymerization method, specifically, silicon wafer, mica Cleaving minerals such as exfoliation pieces, and planar substrates provided with a polymer thin film having reactive substituents such as hydroxyl groups on the surface are preferably used.

ポリマーブラシ層２０は、図１に示すように、基材上に共有結合で固定された複数の高分子グラフト鎖を、液体物質で膨潤することにより形成された層であり、対峙する平滑層４０からなる第２摺動面と、相互に摺動することで摺動する第１摺動面を形成する。   As shown in FIG. 1, the polymer brush layer 20 is a layer formed by swelling a plurality of polymer graft chains covalently fixed on a base material with a liquid substance, and a smooth layer 40 that faces the polymer brush layer 20. And a first sliding surface that slides by sliding relative to each other.

ポリマーブラシ層２０は、たとえば、前記基材１０表面に、表面開始リビングラジカル重合法により高分子グラフト鎖を導入し、次いで、液体物質で膨潤させることにより形成される。   The polymer brush layer 20 is formed, for example, by introducing a polymer graft chain on the surface of the base material 10 by a surface-initiated living radical polymerization method and then swelling with a liquid substance.

表面開始リビングラジカル重合法は、高分子グラフト鎖の起点となる基材１０表面に、重合開始基を導入し、該重合開始基を始点として、リビングラジカル重合を行うことで、高分子グラフト鎖を形成する手法であり、たとえば、特開２００９−５９６５９号公報や特開２０１０−２１８９８４号公報に記載された方法などを適用することができる。   In the surface-initiated living radical polymerization method, a polymerization initiating group is introduced on the surface of the base material 10 that is the starting point of the polymer graft chain, and the radical grafting is performed by conducting living radical polymerization using the polymerization initiating group as a starting point. For example, a method described in JP 2009-59659 A or JP 2010-218984 A can be applied.

高分子グラフト鎖を形成するためのモノマーとしては、限定されないが、摺動面の摩擦係数をより低減できるという点（特に、高分子グラフト鎖に膨潤させる液体物質として、イオン液体を組み合わせて用いた場合に、摺動面の摩擦係数をより低減できるという点）より、イオン性の解離基を有するモノマー（特に、イオン性の解離基と反応性二重結合基とを有するモノマー）を少なくとも用いることが好ましい。イオン性の解離基を有するモノマーを用いることにより、重合により得られる高分子グラフト鎖をイオン性の解離基を有するものとすることができる。なお、高分子グラフト鎖を形成するためのモノマーとしては、イオン性の解離基を有するモノマーに加えて、これと共重合可能なモノマーを用いてもよい。このようなイオン性の解離基を有するモノマーとしては、特に限定されないが、たとえば、下記一般式（１）に示す化合物などが挙げられる。

Figure 2014169787
〔上記一般式（１）中、ｍは、１以上１０以下の整数を示す。ｎは、１以上５以下の整数を示す。Ｒ１は、水素原子、または炭素数１〜３のアルキル基を示す。Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、炭素数１〜５のアルキル基を示す。Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、酸素原子、硫黄原子、フッ素原子から選ばれる１種以上のヘテロ原子を含んでいてもよく、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、２つ以上が連結して環状構造であってもよい。また、Ｙは一価のアニオンを示す。〕 The monomer for forming the polymer graft chain is not limited, but the point that the coefficient of friction of the sliding surface can be further reduced (particularly, a ionic liquid was used in combination as a liquid substance to swell the polymer graft chain). In this case, at least a monomer having an ionic dissociation group (particularly a monomer having an ionic dissociation group and a reactive double bond group) is used because the friction coefficient of the sliding surface can be further reduced. Is preferred. By using a monomer having an ionic dissociation group, the polymer graft chain obtained by polymerization can have an ionic dissociation group. In addition to the monomer having an ionic dissociation group, a monomer copolymerizable therewith may be used as the monomer for forming the polymer graft chain. Although it does not specifically limit as a monomer which has such an ionic dissociation group, For example, the compound etc. which are shown to following General formula (1) are mentioned.
Figure 2014169787
 [In the general formula (1), m represents an integer of 1 or more and 10 or less. n represents an integer of 1 to 5. R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. R 2 , R 3 and R 4 represent an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. R 2 , R 3 and R 4 may contain one or more heteroatoms selected from an oxygen atom, a sulfur atom and a fluorine atom, and two or more of R 2 , R 3 and R 4 are linked. It may be a ring structure. Y represents a monovalent anion. ]

上記一般式（１）における一価のアニオンＹとしては、特に限定されるものではなく、ＢＦ４ −、ＰＦ６ −、ＡｓＦ６ −、ＳｂＦ６ −、ＡｌＣｌ４ −、ＮｂＦ６ −、ＨＳＯ４ −、ＣｌＯ４ −、ＣＨ３ＳＯ３ −、ＣＦ３ＳＯ３ −、ＣＦ３ＣＯ２ −、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−等のアニオンを用いることができるが、液体物質に膨潤させた場合における液体物質中での解離度、安定性および移動度等を考慮すると、特に、ＢＦ４ −、ＰＦ６ −、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３ −、またはＣＦ３ＣＯ２ −であることが好適である。 The monovalent anion Y in the general formula (1) is not particularly limited, and BF 4 − , PF 6 − , AsF 6 − , SbF 6 − , AlCl 4 − , NbF 6 − , HSO 4 − , ClO 4 − , CH 3 SO 3 − , CF 3 SO 3 − , CF 3 CO 2 − , (CF 3 SO 2 ) 2 N − , Cl − , Br − , I − and the like can be used. Considering the degree of dissociation, stability and mobility in the liquid material when swollen into the liquid material, in particular, BF 4 − , PF 6 − , (CF 3 SO 2 ) 2 N − , CF 3 SO 3 -, or CF 3 CO 2 - is suitably a.

上記一般式（１）で表される化合物のなかでも、摺動面の摩擦係数の低減効果がより大きいという点より、下記一般式（２）〜（９）で表される化合物が特に好適に用いることができる。なお、これらは一種単独で、あるいは二種以上を併用して用いることができる。

Figure 2014169787
〔上記一般式（２）〜（９）中、ｍ、Ｒ１、Ｒ２、Ｙは、上記一般式（１）と同様である。〕 Among the compounds represented by the general formula (1), the compounds represented by the following general formulas (2) to (9) are particularly preferable because the effect of reducing the friction coefficient of the sliding surface is greater. Can be used. In addition, these can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
Figure 2014169787
 [In the general formulas (2) to (9), m, R 1 , R 2 and Y are the same as those in the general formula (1). ]

また、表面開始リビングラジカル重合法により重合を行うに際し、基材１０表面に重合開始基を導入する方法としては、特に限定されないが、重合開始剤を溶剤に溶解あるいは分散することで、重合開始剤溶液を調製し、調製した重合開始剤溶液中に基材１０を浸漬する方法などが挙げられる。   In addition, when performing polymerization by the surface-initiated living radical polymerization method, a method for introducing a polymerization initiating group to the surface of the base material 10 is not particularly limited, but a polymerization initiator can be dissolved or dispersed in a solvent to obtain a polymerization initiator. Examples thereof include a method of preparing a solution and immersing the base material 10 in the prepared polymerization initiator solution.

重合開始剤としては、特に限定されないが、基材１０に結合可能な基と、ラジカル発生基とを有する化合物が好ましく、たとえば、特開２０１０−２１８９８４号公報に開示されている重合開始剤、すなわち、ＴＥＭＰＯ系、ＡＴＲＰ系、ＲＡＦＴ系、ＲＴＣＰ系の重合開始剤を用いることができる。これらのなかでも、ＴＥＭＰＯ系、ＲＡＦＴ系、ＲＴＣＰ系の重合開始剤がより好ましい。また、ＴＥＭＰＯ系の重合開始剤の中では、特にＤＥＰＮ系の重合開始剤が好ましい。なお、基材１０に結合可能な基としては、たとえば、−ＳｉＣｌ３、−Ｓｉ（ＣＨ３）Ｃｌ２、−Ｓｉ（ＣＨ３） ２Ｃｌ、−Ｓｉ（ＯＲ）３（これらの式中、Ｒはメチル、エチル、プロピルまたはブチルを示す。）などが挙げられる。 Although it does not specifically limit as a polymerization initiator, The compound which has the group couple | bonded with the base material 10 and a radical generating group is preferable, for example, the polymerization initiator currently disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2010-218984, ie, , TEMPO, ATRP, RAFT, and RTCP polymerization initiators can be used. Among these, TEMPO-based, RAFT-based, and RTCP-based polymerization initiators are more preferable. Of the TEMPO polymerization initiators, DEPN polymerization initiators are particularly preferable. As the group capable of being bonded to a substrate 10, for example, -SiCl 3, -Si (CH 3 ) Cl 2, -Si (CH 3) 2 Cl, -Si (OR) 3 ( in these formulas, R Represents methyl, ethyl, propyl or butyl).

そして、上述した重合開始剤を用いて、基材１０表面に重合開始基を導入し、次いで、重合開始基を導入した基材１０を、上述したモノマーを含有する重合反応溶液に浸漬し、必要に応じて加熱することで、基材１０表面に、重合単位として上述したモノマーを含有する高分子グラフト鎖を形成することができる。なお、重合反応溶液には、上述したモノマーの他、各種ラジカル開始剤や、溶剤など重合反応に必要な成分を含有させることができる。   Then, using the polymerization initiator described above, a polymerization initiating group is introduced on the surface of the base material 10, and then the base material 10 into which the polymerization initiating group has been introduced is immersed in a polymerization reaction solution containing the monomer described above, and is necessary. By heating according to this, the polymer graft chain containing the monomer mentioned above as a polymerization unit can be formed in the base-material 10 surface. The polymerization reaction solution can contain components necessary for the polymerization reaction such as various radical initiators and solvents in addition to the above-described monomers.

本発明においては、基材１０表面に形成する高分子グラフト鎖は、基材１０表面の面積に対する専有面積率（ポリマー断面積当たりの占有率）で１０％以上となるようなグラフト密度で形成されることが好ましく、より好ましくは１５％以上、さらに好ましくは２０％以上である。なお、グラフト密度は、グラフト鎖の数平均分子量（Ｍｎ）の絶対値、グラフトされたポリマー量、基材１０の表面積より算出することができる。また、ポリマーブラシ層２０中の専有面積率は、ポリマーの伸びきり形態における繰り返し単位長さとポリマーのバルク密度より断面積を求め、グラフト密度を掛けて算出することができる。なお、専有面積率は、基材１０表面をグラフト点（１つ目のモノマー）が占める割合という意味になる（最密充填で１００％、これ以上にはグラフトできない）。   In the present invention, the polymer graft chains formed on the surface of the substrate 10 are formed with a graft density such that the occupied area ratio (occupation ratio per polymer cross-sectional area) with respect to the surface area of the substrate 10 is 10% or more. Preferably, it is 15% or more, more preferably 20% or more. The graft density can be calculated from the absolute value of the number average molecular weight (Mn) of the graft chain, the amount of the grafted polymer, and the surface area of the substrate 10. Further, the exclusive area ratio in the polymer brush layer 20 can be calculated by obtaining the cross-sectional area from the repeating unit length in the fully stretched form of the polymer and the bulk density of the polymer and multiplying by the graft density. The exclusive area ratio means the ratio of the graft point (first monomer) to the surface of the base material 10 (100% at the closest packing, and cannot be grafted beyond this).

また、ポリマーブラシ層２０を構成する高分子グラフト鎖の平均分子鎖長さＬｐ（すなわち、ポリマーブラシ長）は、好ましくは１０ｎｍ以上であり、実用的な観点より、１０〜１０００ｎｍの範囲であることがより好ましい。高分子グラフト鎖の平均分子鎖長さＬｐが短すぎると、摺動特性が低下し、動摩擦係数の低減効果が得られなくなってしまう。また、高分子グラフト鎖の平均分子鎖長さＬｐは、たとえば、高分子グラフト鎖を構成するモノマーの種類や、重合条件等により調整することができる。 Further, the average molecular chain length L p (that is, the polymer brush length) of the polymer graft chains constituting the polymer brush layer 20 is preferably 10 nm or more, and is in the range of 10 to 1000 nm from a practical viewpoint. It is more preferable. If the average molecular chain length L p of the polymer graft chain is too short, the sliding characteristics are lowered, and the effect of reducing the dynamic friction coefficient cannot be obtained. Further, the average molecular chain length L p of the polymer graft chain can be adjusted, for example, depending on the type of the monomer constituting the polymer graft chain, the polymerization conditions, and the like.

なお、高分子グラフト鎖の平均分子鎖長さＬｐは、たとえば、高分子グラフト鎖の数平均分子量（Ｍｎ）、および分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）を測定し、これらの測定結果から求めることができる。また、高分子グラフト鎖の数平均分子量（Ｍｎ）、および分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、たとえば、フッ化水素酸処理により基材１０から高分子グラフト鎖を切り出し、切り出した高分子グラフト鎖を用いてゲルパーミエーションクロマトグラフ法により測定する方法が挙げられる。あるいは、重合時に生成するフリーポリマーが基材１０に導入された高分子グラフト鎖と等しい分子量を有すると仮定し、該フリーポリマーについてゲルパーミエーションクロマトグラフ法により、数平均分子量（Ｍｎ）、および分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）を測定し、これをそのまま用いる方法を採用してもよい。なお、第１摺動面を形成するポリマーブラシの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は１に近いことが好ましく、好適には、１．３以下であり、より好ましくは１．２５以下、さらに好ましくは１．２以下、特に好ましくは１．１５以下である。 The average molecular chain length L p of the polymer graft chain can be obtained, for example, by measuring the number average molecular weight (Mn) and the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polymer graft chain. it can. The number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polymer graft chain are determined by, for example, cutting out the polymer graft chain from the substrate 10 by hydrofluoric acid treatment, And a method of measuring by gel permeation chromatography. Alternatively, assuming that the free polymer produced during polymerization has a molecular weight equal to that of the polymer graft chain introduced into the substrate 10, the number average molecular weight (Mn) and molecular weight of the free polymer are determined by gel permeation chromatography. You may employ | adopt the method of measuring distribution (Mw / Mn) and using this as it is. The molecular weight distribution (Mw / Mn) of the polymer brush forming the first sliding surface is preferably close to 1, preferably 1.3 or less, more preferably 1.25 or less, still more preferably 1.2 or less, particularly preferably 1.15 or less.

本発明のポリマーブラシ層２０は、上述したように、基材１０上に形成された高分子グラフト鎖に、液体物質を膨潤させることにより形成される層であり、高分子グラフト鎖に膨潤させる液体物質としては、高分子グラフト鎖に対して膨潤性を示す化合物であればよく特に限定されないが、高分子グラフト鎖との親和性が高い（特に、高分子グラフト鎖が、イオン性の解離基を有するものである場合に、特に高い親和性を示す）という観点より、イオン液体が好ましい。   As described above, the polymer brush layer 20 of the present invention is a layer formed by swelling a liquid substance in a polymer graft chain formed on the substrate 10, and a liquid that swells into a polymer graft chain. The substance is not particularly limited as long as it is a compound exhibiting swellability with respect to the polymer graft chain, but has a high affinity with the polymer graft chain (in particular, the polymer graft chain has an ionic dissociation group). The ionic liquid is preferable from the viewpoint of exhibiting a particularly high affinity when it has the same.

イオン液体としては、たとえば、下記一般式（１０）で示され、融点が５０℃以下、好ましくは２５℃以下であるものを用いることができる。

Figure 2014169787
〔上記一般式（１０）中、Ｒ３〜Ｒ６は互いに同一もしくは異種の炭素数１〜５のアルキル基、またはＲ’−Ｏ−（ＣＨ２）ｎ−で表されるアルコキシアルキル基（Ｒ’はメチル基またはエチル基を示し、ｎは１〜４の整数である。）を示し、これらＲ３、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６のいずれか２個の基が環を形成していても構わない。ただし、Ｒ３〜Ｒ６の内少なくとも１つは上記アルコキシアルキル基である。Ｘは窒素原子またはリン原子を示し、Ｙは一価のアニオンを示す。〕 As the ionic liquid, for example, one represented by the following general formula (10) and having a melting point of 50 ° C. or lower, preferably 25 ° C. or lower can be used.
Figure 2014169787
 [In General Formula (10), R 3 to R 6 are the same or different alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, or an alkoxyalkyl group represented by R′—O— (CH 2 ) n — (R 'Represents a methyl group or an ethyl group, and n is an integer of 1 to 4.) and any two groups of R 3 , R 4 , R 5 and R 6 form a ring. It doesn't matter. However, at least one of R 3 to R 6 is the alkoxyalkyl group. X represents a nitrogen atom or a phosphorus atom, and Y represents a monovalent anion. ]

炭素数１〜５のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、２−プロピル基、ブチル基、ペンチル基等が挙げられる。Ｒ’−Ｏ−（ＣＨ２）ｎ−で表されるアルコキシアルキル基としては、メトキシまたはエトキシメチル基、メトキシまたはエトキシエチル基、メトキシまたはエトキシプロピル基、メトキシまたはエトキシブチル基等が挙げられる。 Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms include methyl group, ethyl group, propyl group, 2-propyl group, butyl group, and pentyl group. Examples of the alkoxyalkyl group represented by R′—O— (CH 2 ) n — include a methoxy or ethoxymethyl group, a methoxy or ethoxyethyl group, a methoxy or ethoxypropyl group, and a methoxy or ethoxybutyl group.

また、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６のいずれか２個の基が環を形成している化合物としては、Ｘに窒素原子を採用した場合には、アジリジン環、アゼチジン環、ピロリジン環、ピペリジン環等を有する４級アンモニウム塩、一方、Ｘにリン原子を採用した場合には、ペンタメチレンホスフィン（ホスホリナン）環等を有する４級ホスホニウム塩等が挙げられる。 In addition, as a compound in which any two groups of R 3 , R 4 , R 5 and R 6 form a ring, when a nitrogen atom is employed for X, an aziridine ring, an azetidine ring, a pyrrolidine ring And quaternary ammonium salts having a piperidine ring, etc., on the other hand, when a phosphorus atom is employed for X, quaternary phosphonium salts having a pentamethylenephosphine (phosphorinane) ring and the like can be mentioned.

特に、置換基として、上記Ｒ′がメチル基であり、ｎが２のメトキシエチル基を少なくとも１つ有する４級アンモニウム塩が好適である。
また、置換基として、メチル基、２つのエチル基、およびアルコキシエチル基を有する下記一般式（１１）で示される４級塩も好適に用いることができる。

Figure 2014169787
〔上記一般式（１１）中、Ｒ’はメチル基またはエチル基を示し、Ｘは窒素原子またはリン原子を示し、Ｙは一価のアニオンを示す。また、Ｍｅはメチル基を、Ｅｔはエチル基を意味する。〕 In particular, a quaternary ammonium salt having at least one methoxyethyl group in which R ′ is a methyl group and n is 2 is preferable as a substituent.
Moreover, the quaternary salt shown by the following general formula (11) which has a methyl group, two ethyl groups, and an alkoxyethyl group as a substituent can also be used suitably.
Figure 2014169787
 [In the general formula (11), R ′ represents a methyl group or an ethyl group, X represents a nitrogen atom or a phosphorus atom, and Y represents a monovalent anion. Me represents a methyl group, and Et represents an ethyl group. ]

上記一般式（１０）、（１１）における一価のアニオンＹとしては、特に限定されるものではなく、ＢＦ４ −、ＰＦ６ −、ＡｓＦ６ −、ＳｂＦ６ −、ＡｌＣｌ４ −、ＮｂＦ６ −、ＨＳＯ４ −、ＣｌＯ４ −、ＣＨ３ＳＯ３ −、ＣＦ３ＳＯ３ −、ＣＦ３ＣＯ２ −、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−等のアニオンを用いることができるが、非水系有機溶媒中での解離度、安定性および移動度等を考慮すると、特に、ＢＦ４ −、ＰＦ６ −、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、ＣＦ３ＳＯ３ −、またはＣＦ３ＣＯ２ −であることが好適である。 The monovalent anion Y in the general formulas (10) and (11) is not particularly limited, and BF 4 − , PF 6 − , AsF 6 − , SbF 6 − , AlCl 4 − and NbF 6 −. , HSO 4 − , ClO 4 − , CH 3 SO 3 − , CF 3 SO 3 − , CF 3 CO 2 − , (CF 3 SO 2 ) 2 N − , Cl − , Br − , I − and the like are used. However, considering the dissociation degree, stability, mobility and the like in a non-aqueous organic solvent, BF 4 − , PF 6 − , (CF 3 SO 2 ) 2 N − , CF 3 SO 3 − Or CF 3 CO 2 — .

本発明において、上記一般式（１０），（１１）で示される４級塩のうち、好適に用いられる４級アンモニウム塩および４級ホスホニウム塩の具体例としては、以下の化合物（１２）〜（２０）が挙げられ（Ｍｅはメチル基、Ｅｔはエチル基を示す。）、特に、低温特性等に優れた蓄電デバイスを得ることを考慮すると、下記式（１２）または（１７）で示される４級アンモニウム塩を用いることがより好ましく、粘度が低く、そのため、摺動時の動摩擦係数をより低減できるという点より、下記式（１７）で示される４級アンモニウム塩が特に好ましい。

Figure 2014169787
In the present invention, among the quaternary salts represented by the general formulas (10) and (11), specific examples of the quaternary ammonium salt and quaternary phosphonium salt that are preferably used include the following compounds (12) to ( (Me represents a methyl group and Et represents an ethyl group.) In particular, in view of obtaining an electricity storage device having excellent low-temperature characteristics and the like, 4 represented by the following formula (12) or (17): A quaternary ammonium salt represented by the following formula (17) is particularly preferable from the viewpoint that the use of a quaternary ammonium salt is more preferable and the viscosity is low, so that the dynamic friction coefficient during sliding can be further reduced.
Figure 2014169787

また、本発明においては、上記一般式（１０）で表される化合物以外のイオン液体を用いてもよく、たとえば、このようなイオン液体としては、下記一般式（２１）に示すイミダゾリウムイオンを含むイオン液体や、下記式（２２）〜（２７）に示すその他の芳香族系カチオンを含むイオン液体などが挙げられる。なお、これらイミダゾリウムイオンを含むイオン液体およびその他の芳香族系カチオンを含むイオン液体を形成するカウンターアニオンとしては、上記一般式（１０）、（１１）に示す化合物と同様の一価のアニオンを挙げることができる。

Figure 2014169787
〔上記一般式（２１）中、Ｒ７は炭素数１〜４のアルキル基または水素原子であり、特に炭素数１のメチル基が好ましい。また、Ｒ８は炭素数１０以下のアルキル基（エーテル結合を含んでいてもよい）であり、好ましい例はエチル基である。Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１は、それぞれ独立で、炭素数が１から２０のアルキル基で酸素原子を含んでもよい。また、Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１は、水素原子でもよい。〕
Figure 2014169787
 In the present invention, an ionic liquid other than the compound represented by the general formula (10) may be used. For example, as such an ionic liquid, an imidazolium ion represented by the following general formula (21) may be used. And ionic liquids containing other aromatic cations represented by the following formulas (22) to (27). In addition, as a counter anion forming the ionic liquid containing these imidazolium ions and the ionic liquid containing other aromatic cations, the same monovalent anions as the compounds represented by the general formulas (10) and (11) are used. Can be mentioned.
Figure 2014169787
 [In the general formula (21), R 7 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a hydrogen atom, and a methyl group having 1 carbon atom is particularly preferable. R 8 is an alkyl group having 10 or less carbon atoms (which may contain an ether bond), and a preferred example is an ethyl group. R 9 , R 10 and R 11 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms and may contain an oxygen atom. R 9 , R 10 , and R 11 may be a hydrogen atom. ]
Figure 2014169787

本発明において、基材１０上に形成された高分子グラフト鎖に、液体物質を膨潤させる方法としては、特に限定されないが、たとえば、基材１０上に形成された高分子グラフト鎖に、液体物質を塗布して、その後、静置する方法や、高分子グラフト鎖を形成した基材１０を液状物質中に浸漬させる方法などが挙げられる。   In the present invention, the method for swelling the liquid substance in the polymer graft chain formed on the substrate 10 is not particularly limited. For example, the liquid substance is added to the polymer graft chain formed on the substrate 10. The method of apply | coating and leaving still after that, the method of immersing the base material 10 in which the polymer graft chain was formed in a liquid substance, etc. are mentioned.

＜第２摺動部材３００＞
次いで、上述した基材１０上に形成されたポリマーブラシ層２０からなる第１摺動部材１００とともに、本発明の摺動機構を構成する第２摺動部材３００について説明する。第２摺動部材３００は、図１に示すように、基材３０と、基材３０上に形成された平滑化面４０とを備え、平滑化面４０が、第１摺動部材１００のポリマーブラシ層２０により形成される第１摺動面と相互に摺動する第２摺動面を構成する。 <Second sliding member 300>
Next, the second sliding member 300 constituting the sliding mechanism of the present invention will be described together with the first sliding member 100 made of the polymer brush layer 20 formed on the base material 10 described above. As shown in FIG. 1, the second sliding member 300 includes a base material 30 and a smoothing surface 40 formed on the base material 30, and the smoothing surface 40 is a polymer of the first sliding member 100. A second sliding surface that slides relative to the first sliding surface formed by the brush layer 20 is configured.

基材３０としては特に限定されず、特に限定されず、鋳鉄、鋼、ステンレス鋼などの鉄や鉄合金、アルミニウム、銅などの非鉄及び非鉄合金、さらには、シリコンウエハ、ガラス、石英などの非金属などを用いることができる。   The substrate 30 is not particularly limited, and is not particularly limited. Non-ferrous and non-ferrous alloys such as cast iron, steel, and stainless steel, aluminum and copper, and non-ferrous and non-ferrous alloys such as silicon wafer, glass, and quartz. A metal etc. can be used.

また、本発明の第２摺動部材３００は、第１摺動部材１００のポリマーブラシ層２０により形成される第１摺動面と対峙する面に、平滑化面４０が形成される。平滑化面４０は、その表面の最大高さＳｚが、第１摺動部材１００のポリマーブラシ層２０を構成する高分子グラフト鎖の平均分子鎖長さＬｐよりも小さくなるように制御された面（すなわち、Ｓｚ＜Ｌｐである面）であり、最大高さＳｚは、平均分子鎖長さＬｐよりも小さければよいが、「最大高さＳｚ／平均分子鎖長さＬｐ」の割合が小さいほど、摺動時における動摩擦係数をより小さくすることができる。Ｓｚ＞Ｌｐの場合はブラシ層が対峙する摺動面の凸部により破壊される可能性が増大するため、「最大高さＳｚ／平均分子鎖長さＬｐ」の割合が小さければ小さいほど良い。「最大高さＳｚ／平均分子鎖長さＬｐ」の割合は、好ましくは０．７以下、より好ましくは０．５以下であり、特に好ましくは０．３以下であり、このような範囲であれば安定した低摩擦摺動を得られるであろう。また、後述する実施例の様に ２．４１／１２０＝０．０２程度であるならば全く問題はない。「最大高さＳｚ／平均分子鎖長さＬｐ」の割合が小さいほど、摺動時における動摩擦係数をより小さくすることができる。また、最大高さＳｚは、均分子鎖長さＬｐとの関係で、上記範囲内にあればよいが、通常、最大高さＳｚは１００ｎｍ以下であり、より好ましくは５０ｎｍ以下、特に好ましくは５ｎｍ以下である。なお、最大高さＳｚは、平滑化面４０の最大ピークと最深の谷の間の高さであり、ＩＳＯ２５１７８に従って測定することができる。 Moreover, the 2nd sliding member 300 of this invention has the smoothing surface 40 formed in the surface facing the 1st sliding surface formed of the polymer brush layer 20 of the 1st sliding member 100. FIG. The smoothing surface 40 was controlled such that the maximum height Sz of the surface was smaller than the average molecular chain length L p of the polymer graft chains constituting the polymer brush layer 20 of the first sliding member 100. surface (i.e., Sz <L p is a plane), and the maximum height Sz can be smaller than the average molecular chain length L p, but the "maximum height Sz / average molecular chain length L p" The smaller the ratio, the smaller the dynamic friction coefficient during sliding. In the case of Sz> L p, the possibility that the brush layer is broken by the convex portion of the sliding surface facing the brush layer increases. Therefore, the smaller the ratio of “maximum height Sz / average molecular chain length L p ” is, the smaller the ratio is. good. The ratio of “maximum height Sz / average molecular chain length L p ” is preferably 0.7 or less, more preferably 0.5 or less, and particularly preferably 0.3 or less. If so, stable low friction sliding will be obtained. Further, there is no problem if 2.41 / 120 = 0.02 as in the embodiment described later. The smaller the ratio of “maximum height Sz / average molecular chain length L p ”, the smaller the dynamic friction coefficient during sliding. Further, the maximum height Sz may be within the above range in relation to the uniform chain length L p , but usually the maximum height Sz is 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, and particularly preferably 5 nm or less. The maximum height Sz is the height between the maximum peak and the deepest valley of the smoothing surface 40 and can be measured according to ISO25178.

本発明によれば、第２摺動部材３００の平滑化面４０の表面における最大高さＳｚを、高分子グラフト鎖の平均分子鎖長さＬｐよりも小さくなるように制御することにより、第１摺動部材１００と、第２摺動部材３００とを互いに摺動させた場合に、第２摺動部材３００の摺動面の凹凸により、高分子グラフト鎖に引っ掛かり、これにより摩擦係数が増大してしまうことを有効に防止することができるものである。そして、その結果として、本発明によれば、摺動時の動摩擦係数を、好ましくは０．０１８以下、より好ましくは０．０１以下、さらに好ましくは０．００１以下、さらに好ましくは０．０００５以下と極めて低い水準とすることができるものである。なお、本発明においては、摺動速度０．５〜１３８００ｍｍ／秒の条件で摺動させた際における動摩擦係数が上記範囲であればよく、好ましくは０．５〜５００ｍｍ／秒の条件、より好ましくは摺動速度１〜１００ｍｍ／秒の条件、さらに好ましくは摺動速度１〜２０ｍｍ／秒の条件で摺動させた際における動摩擦係数が上記範囲であることが望ましい。また、摺動時の荷重は、通常、０．１〜１０Ｎの範囲である。特に、本発明によれば、このような摺動速度条件および荷重条件において、上述した動摩擦係数を実現できることにより、幅広い用途に好適に用いることができる。 According to the present invention, by controlling the maximum height Sz on the surface of the smoothing surface 40 of the second sliding member 300 to be smaller than the average molecular chain length L p of the polymer graft chain, When the first sliding member 100 and the second sliding member 300 are slid relative to each other, they are caught by the polymer graft chain due to the unevenness of the sliding surface of the second sliding member 300, thereby increasing the coefficient of friction. It is possible to effectively prevent this. As a result, according to the present invention, the coefficient of dynamic friction during sliding is preferably 0.018 or less, more preferably 0.01 or less, still more preferably 0.001 or less, and even more preferably 0.0005 or less. It can be set to a very low level. In the present invention, the kinetic friction coefficient when sliding at a sliding speed of 0.5 to 13800 mm / sec may be in the above range, preferably 0.5 to 500 mm / sec. It is desirable that the coefficient of dynamic friction when sliding under the condition of sliding speed of 1 to 100 mm / second, more preferably 1 to 20 mm / second, is within the above range. Moreover, the load at the time of sliding is the range of 0.1-10N normally. In particular, according to the present invention, the above-described dynamic friction coefficient can be realized under such sliding speed conditions and load conditions, and therefore, it can be suitably used for a wide range of applications.

加えて、本発明によれば、第１摺動部材１００と、第２摺動部材３００とを互いに摺動させた場合に、第２摺動部材３００の摺動面の凹凸により、高分子グラフト鎖が引っ掛かることで、高分子グラフト鎖が破壊されてしまい、これにより、摺動回数を増加させるにしたがって、高分子グラフト鎖の破壊が進むことに伴い動摩擦係数が増大してしまうという問題も有効に防止することができる。すなわち、本発明によれば、このような高分子グラフト鎖の破壊を有効に防止することができるため、摺動回数を増加させた場合でも、摺動時の動摩擦係数を上述した極めて低い水準に適切に保つことができる。   In addition, according to the present invention, when the first sliding member 100 and the second sliding member 300 are slid relative to each other, the unevenness of the sliding surface of the second sliding member 300 causes the polymer graft. As the chain gets caught, the polymer graft chain is broken. As the number of sliding increases, the dynamic friction coefficient increases as the polymer graft chain breaks down. Can be prevented. That is, according to the present invention, such a breakage of the polymer graft chain can be effectively prevented, so even when the number of sliding times is increased, the dynamic friction coefficient at the time of sliding is reduced to the extremely low level described above. Can be kept appropriate.

なお、平滑化面４０を形成するための材料としては、特に限定されず、最大高さＳｚを所望の水準とすることができるような材料であればよいが、たとえば、雲母などの劈開性の鉱物（劈開性の鉱物の劈開面）、ケイ酸塩化合物などのケイ素を含有する物質、ホウケイ酸ガラスやソーダガラスなどのガラス、炭素質材料が挙げられる。これらのなかでも、ナノオーダーレベルで平滑性を実現することができるという点より、シリコン単結晶、シリカ薄膜、ガラス、ガラス状カーボンなどが好ましく、シリカ薄膜、ガラスが特に好ましい。また、平滑化面４０を構成する材料としては、最大高さＳｚを所望の水準とすることができることに加えて、表面の親媒性を選択することが可能なものが好ましい。特に、摺動する際の相手材となる、ポリマーブラシ層２０はその分子構造制御により親水性あるいは親油性のコントロール（親媒性のコントロール）が可能である。たとえば、膨潤させる液体としてイオン液体を用いたイオン液体型ポリマーブラシの場合、ＢＦ４アニオンを有するイオン液体型ポリマーブラシは水に対して強い親和性を示し、親水性のポリマーブラシ表面を与える。一方、トリフルオロスルホン酸イミドアニオン（ＴＦＳＩアニオン）を有するイオン液体型ポリマーブラシは有機溶媒に対して強い親和性を示し、親油性のポリマーブラシ表面を与える。ここでブラシ面に相対する平滑化面４０を、ブラシと異なる親媒性を持つ材料で形成することにより、親水性―疎水性反発力を利用することで、摺動時の動摩擦係数のさらなる低減が可能となる。すなわち、ポリマーブラシ層２０と、平滑化面４０とを互いに異なる親媒性を有するものとすることが好ましく、これにより動摩擦係数のさらなる低減が可能となり、さらには、高い耐荷重性および優れた繰り返し耐久性を実現することができる。換言すれば、親水性ポリマーブラシには親油性の平滑化面４０を、親油性ポリマーブラシには親水性の平滑化面４０を組み合わせることで動摩擦係数のさらなる低減、高い耐荷重性および優れた繰り返し耐久性を実現することができる。特に親油性あるいは疎水性の平滑化面に親水性を付与するには簡便ないくつかの方法が知られているので、平滑化面４０を構成する材料として、親水性を有しない材料を用い、平滑面４０を形成した後に、その表面に、親水性を付与するための改質処理を行ってもよい。改質処理は、たとえば、プラズマ処理、コロナ放電、または化学蒸着（ＣＶＤ）などにより行うことができる。 In addition, it does not specifically limit as a material for forming the smoothing surface 40, What is necessary is just a material which can make the maximum height Sz into a desired level, For example, cleavage of mica etc. Examples include minerals (cleavable surfaces of cleaving minerals), silicon-containing substances such as silicate compounds, glasses such as borosilicate glass and soda glass, and carbonaceous materials. Among these, a silicon single crystal, a silica thin film, glass, glassy carbon, and the like are preferable, and a silica thin film and glass are particularly preferable from the viewpoint that smoothness can be realized at the nano-order level. Moreover, as a material which comprises the smoothing surface 40, in addition to being able to make maximum height Sz into a desired level, what can select the philicity of a surface is preferable. In particular, the polymer brush layer 20 serving as a counterpart material for sliding can be controlled to have hydrophilicity or lipophilicity (control of oleophilicity) by controlling its molecular structure. For example, in the case of an ionic liquid type polymer brush using an ionic liquid as the liquid to be swelled, the ionic liquid type polymer brush having BF 4 anion exhibits a strong affinity for water and gives a hydrophilic polymer brush surface. On the other hand, an ionic liquid type polymer brush having a trifluorosulfonic acid imide anion (TFSI anion) exhibits a strong affinity for an organic solvent and gives a lipophilic polymer brush surface. Here, the smoothing surface 40 facing the brush surface is made of a material having a different lyophilicity from that of the brush, and the hydrophilic-hydrophobic repulsive force is used to further reduce the dynamic friction coefficient during sliding. Is possible. That is, it is preferable that the polymer brush layer 20 and the smoothing surface 40 have different lyophilic properties, thereby enabling further reduction of the dynamic friction coefficient, and further, high load resistance and excellent repetition. Durability can be realized. In other words, combining the hydrophilic polymer brush with the lipophilic smooth surface 40 and the lipophilic polymer brush with the hydrophilic smooth surface 40 further reduces the dynamic friction coefficient, high load resistance, and excellent repeatability. Durability can be realized. In particular, since several simple methods are known for imparting hydrophilicity to a lipophilic or hydrophobic smooth surface, a material that does not have hydrophilicity is used as a material constituting the smooth surface 40. After the smooth surface 40 is formed, a modification treatment for imparting hydrophilicity to the surface may be performed. The modification treatment can be performed by, for example, plasma treatment, corona discharge, chemical vapor deposition (CVD), or the like.

基材３０上に、平滑化面４０を形成する方法としては、特に限定されず、平滑化面４０の形成に用いる材料に応じて適宜、選択すればよいが、平滑化面４０を形成する材料を接着剤などを介して貼り付ける方法や、蒸着させる方法、あるいは、劈開性の鉱物などの柔らかい材料である場合には、基材３０の平滑化面４０を形成する面を劈開性の鉱物に擦り付けて、その劈開性を利用して転写させる方法などが挙げられる。   The method for forming the smoothed surface 40 on the substrate 30 is not particularly limited, and may be appropriately selected according to the material used for forming the smoothed surface 40. The material for forming the smoothed surface 40 In the case of using a soft material such as a method of attaching the material via an adhesive or the like, a method of vapor deposition, or a cleaving mineral, the surface on which the smoothing surface 40 of the base material 30 is formed is cleaved. Examples of the method include rubbing and transferring using the cleavage property.

平滑化面４０を形成する材料を接着剤を介して貼り付ける方法に用いる、接着剤の種類、化学組成は、特に限定されるものではないが、低温下においても硬度が著しく上がることが無く、脆くない接着剤が好ましい。このような接着剤としては、十分な耐熱性を有する接着剤であれば、熱可塑性でも用いることが可能な場合もあるが、好ましくは熱硬化性の樹脂ベースの硬化型の接着剤が好適である。ただし、高温下において著しく可塑化し、流動するような接着剤は好ましくない。このような熱硬化型の接着剤としては、ポリウレタン系、エポキシ系、ゴム系、アクリル系、メタクリル系接着剤が好適である。なお、接着剤には、耐熱性、機械強度を向上させる目的で、接着剤にフィラーを添加することも好ましく、フィラーとしては、カーボン、有機物、無機物、金属、ガラスなどの粉末や繊維、ウイスカーが挙げられる。また、硬化型の接着剤としては、硬化後のビッカース硬度ＨＶが、１０００以下であるものが好ましく、より好ましくは５００以下、さらに好ましくは２００以下、さらにより好ましくは５０以下、特に好ましくは５以下である。また、硬化後のビッカース硬度ＨＶの下限は、特に限定されないが、好ましくは０．００１以上、より好ましくは０．０１以上、さらに好ましくは０．０５以上、さらにより好ましくは０．２以上、特に好ましくは０．５以上である。硬化後のビッカース硬度ＨＶが上記範囲にある硬化型の接着剤を使用することで、接着剤により構成される層を、適度なクッション性を有するものとすることができ、繰り返し摩擦での低摩擦特性維持（繰り返し耐久性）をより向上させることができる。なお、硬化型の接着剤のビッカース硬度ＨＶは、たとえば、硬化型の接着剤を所定の形状に成形し、硬化させることで測定用サンプルを作製し、該測定用サンプルについて、ビッカース硬度計を用いた測定を行うことにより、測定することができる。   The type and chemical composition of the adhesive used in the method of attaching the material forming the smoothing surface 40 via an adhesive is not particularly limited, but the hardness does not increase significantly even at low temperatures, An adhesive that is not brittle is preferred. As such an adhesive, it may be possible to use thermoplastics as long as it has sufficient heat resistance, but preferably a thermosetting resin-based curable adhesive is suitable. is there. However, an adhesive that remarkably plasticizes and flows at high temperatures is not preferred. As such a thermosetting adhesive, polyurethane, epoxy, rubber, acrylic, and methacrylic adhesives are suitable. For the purpose of improving heat resistance and mechanical strength, it is also preferable to add a filler to the adhesive. Examples of the filler include powders such as carbon, organic matter, inorganic matter, metal, glass, fibers, and whiskers. Can be mentioned. The curable adhesive preferably has a Vickers hardness HV after curing of 1000 or less, more preferably 500 or less, still more preferably 200 or less, still more preferably 50 or less, and particularly preferably 5 or less. It is. Further, the lower limit of the Vickers hardness HV after curing is not particularly limited, but is preferably 0.001 or more, more preferably 0.01 or more, still more preferably 0.05 or more, even more preferably 0.2 or more, particularly Preferably it is 0.5 or more. By using a curable adhesive whose Vickers hardness HV after curing is in the above range, the layer composed of the adhesive can have appropriate cushioning properties, and low friction with repeated friction Characteristic maintenance (repetitive durability) can be further improved. The Vickers hardness HV of the curable adhesive is obtained by, for example, forming a curable adhesive into a predetermined shape and curing it to prepare a measurement sample, and using the Vickers hardness tester for the measurement sample. It is possible to measure by performing the measurement.

以下に、実施例を挙げて、本発明についてより具体的に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

＜シリコン基板表面への重合開始基の導入＞
固定化開始剤としての３−（３−（トリエトキシシリル）プロピルチオ）プロピル−２−ブロモ−２−メチルプロパネート０．５ｇ、エタノール５０ｇ、およびアンモニア２．８ｇを混合した溶液に、任意のサイズにカットしたシリコン基板を浸漬し、２４時間静置した。その後、エタノールで洗浄・乾燥を行うことで、表面に重合開始基が導入されたシリコン基板を得た。 <Introduction of polymerization initiating groups to the silicon substrate surface>
A solution prepared by mixing 0.5 g of 3- (3- (triethoxysilyl) propylthio) propyl-2-bromo-2-methylpropanoate as an immobilization initiator, 50 g of ethanol, and 2.8 g of ammonia was mixed with any size. The cut silicon substrate was dipped and allowed to stand for 24 hours. Then, the silicon substrate by which the polymerization initiation group was introduce | transduced on the surface was obtained by performing washing | cleaning and drying with ethanol.

＜表面開始リビングラジカル重合によるポリマーブラシの合成＞
不活性ガス雰囲気下にて、イオン性の解離基を有するモノマー（イオン液体モノマー）として、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−（２−メタクリロイルエチル）−Ｎ−メチルアンモニウム・ビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド（ＤＥＭＭ−ＴＦＳＩ）１０ｇ、ラジカル開始剤として、エチル−２−ブロモ酪酸エチル（ＥＢＩＢ）８．１２ｍｇ、塩化銅（Ｉ）１８．５ｍｇ、塩化銅（ＩＩ）２．８ｍｇ、およびビピリジル６５ｍｇを、アセトニトリル１０ｇに溶解することで、重合反応溶液を調製した。なお、重合反応溶液中に含有される各成分の割合をモル比で表すと、ＥＢＩＢ：ビピリジル：[塩化銅（Ｉ）と塩化銅（ＩＩ）の合計]：ＤＥＭＭ−ＴＦＳＩ= １：１０：５：５００となる。 <Synthesis of polymer brush by surface initiated living radical polymerization>
N, N-diethyl-N- (2-methacryloylethyl) -N-methylammonium bis (trifluoromethylsulfonyl) as a monomer having an ionic dissociation group (ionic liquid monomer) under an inert gas atmosphere 10 g of imide (DEMM-TFSI), 8.12 mg of ethyl-2-bromobutyrate (EBIB), 18.5 mg of copper (I) chloride, 2.8 mg of copper (II) chloride, and 65 mg of bipyridyl as radical initiator, A polymerization reaction solution was prepared by dissolving in 10 g of acetonitrile. In addition, when the ratio of each component contained in the polymerization reaction solution is expressed in molar ratio, EBIB: bipyridyl: [total of copper chloride (I) and copper chloride (II)]: DEMM-TFSI = 1: 10: 5 : 500.

次いで、上記にて製造した表面に重合開始基が導入されたシリコン基板を、上記にて調製した重合反応溶液に浸漬させ、５０℃に加熱し、撹拌することで反応を開始した。反応時間は１８時間とし、反応終了後アセトニトリルにて洗浄を行うことで、表面に高分子グラフト鎖が導入されたシリコン基板を得た。また、この際に合成系内において共同的に得られた遊離ポリマーの数平均分子量（Ｍｎ）および分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）を測定したところ、Ｍｎ＝５０，０００、Ｍｗ／Ｍｎ＝１．２０であった。よって、シリコン基板表面に導入された高分子グラフト鎖も同様の数平均分子量および分子量分布を持つものであるといえる。また、数平均分子量および分子量分布より算出される高分子グラフト鎖の平均分子鎖長さＬｐは１２０ｎｍであり、また、シリコン基板表面における面積占有率は３０％であった。 Next, the reaction was started by immersing the silicon substrate having the polymerization initiation group introduced on the surface produced above in the polymerization reaction solution prepared above, heating to 50 ° C., and stirring. The reaction time was 18 hours, and after completion of the reaction, the substrate was washed with acetonitrile to obtain a silicon substrate having a polymer graft chain introduced on the surface. Moreover, when the number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the free polymer jointly obtained in the synthesis system at this time were measured, Mn = 50,000, Mw / Mn = 1.20. Met. Therefore, it can be said that the polymer graft chain introduced into the silicon substrate surface also has the same number average molecular weight and molecular weight distribution. The average molecular chain length L p of the polymer graft chain calculated from the number average molecular weight and the molecular weight distribution was 120 nm, and the area occupation ratio on the silicon substrate surface was 30%.

なお、遊離ポリマーの数平均分子量（Ｍｎ）および分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により求めた。なお、測定に際しては、測定装置として、昭和電工（株）社製「Ｓｈｏｄｅｘ ＧＰＣ−１０１」（カラム（「Ｓｈｏｄｅｘ ＯＨｐａｋ ＳＢ−８０６Ｍ ＨＱ」、昭和電工（株）社製）を２本直列に接続）を用い、また、溶離液として、０．２Ｍ硝酸ナトリウム水溶液と０．５Ｍ酢酸アセトニトリル溶液とを１：１（体積比）で混合したものを用いた。また、測定は４０℃で行い、流量は、１．０ ｍｌ／ｍｉｎとした。そして、得られた測定結果より、Ｓｈｏｄｅｘ４８０ＩＩにより作製したポリエチレンオキシド換算の検量線を用いて、遊離ポリマーの数平均分子量（Ｍｎ）および分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）をそれぞれ求めた。   In addition, the number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the free polymer were determined by gel permeation chromatography (GPC). In the measurement, as a measuring device, “Shodex GPC-101” manufactured by Showa Denko Co., Ltd. (two columns (“Shodex OHpak SB-806M HQ”, Showa Denko Co., Ltd.) connected in series) In addition, as an eluent, a 0.2 M sodium nitrate aqueous solution and a 0.5 M acetic acid acetonitrile solution mixed at 1: 1 (volume ratio) were used. The measurement was performed at 40 ° C., and the flow rate was 1.0 ml / min. And from the obtained measurement result, the number average molecular weight (Mn) and molecular weight distribution (Mw / Mn) of the free polymer were calculated | required using the calibration curve of polyethylene oxide conversion produced with Shodex480II, respectively.

m
＜イオン液体による膨潤＞
そして、上記により得られた高分子グラフト鎖が導入されたシリコン基板の、高分子グラフト鎖が導入されている面に、イオン液体としてのＮ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウム・ビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド（ＤＥＭＥ−ＴＦＳＩ）を塗布し、１２時間浸漬させることで、高分子グラフト鎖に膨潤させて、ポリマーブラシ層が形成されたシリコン基板を得た。 m
<Swelling with ionic liquid>
Then, N, N-diethyl-N-methyl-N- (2- (2)) as an ionic liquid is formed on the surface of the silicon substrate into which the polymer graft chain obtained as described above is introduced. Methoxyethyl) ammonium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (DEME-TFSI) was applied and immersed for 12 hours to swell the polymer graft chain to obtain a silicon substrate on which a polymer brush layer was formed. .

＜摩耗試験用試料の準備＞
摩耗試験用試料（第２摺動部材３００に相当）として、以下の試料を準備した。
・未処理のシリカ球（株式会社伊藤製作所社製、直径１０ｍｍφ）
・シリカ薄膜形成シリカ球（上記未処理のシリカ球の表面に、接着剤にて厚さ３μｍのシリカ薄膜（親水性の平滑膜）を接着させてなるシリカ球）
・ホウケイ酸ガラス層形成シリカ球（上記未処理のシリカ球の表面に、接着剤にて厚さ３〜８μｍのホウケイ酸ガラス層（親水性の平滑膜）を接着させてなるシリカ球）
・ソーダガラス層形成シリカ球（上記未処理のシリカ球の表面に、接着剤にて厚さ３〜８μｍのソーダガラス層（親水性の平滑膜）を接着させてなるシリカ球）
なお、各試料において、接着剤としては、エポキシ系接着剤（商品名「Epikote」、shell社製、ビッカース硬度ＨＶ：１）を使用した。エポキシ系接着剤のビッカース硬度ＨＶは、エポキシ系接着剤を所定の形状に成形した後、硬化させることでサンプルを作製し、ビッカース硬度測定装置として、マイクロビッカース硬度計「MVK−HO」（akashi社製）を使用して、試験荷重Ｆ＝１００ｇＦ、試験力の保持時間＝２０秒の条件にて測定し、下記式により算出した（下記式中、ｄは、サンプルに圧子を押し込むことで荷重を掛け、その後、荷重を除いた後に残ったへこみの対角線の長さである。）。

Figure 2014169787
<Preparation of sample for wear test>
The following samples were prepared as samples for wear tests (corresponding to the second sliding member 300).
・ Untreated silica sphere (made by Ito Seisakusho, diameter 10mmφ)
Silica thin film forming silica sphere (silica sphere formed by adhering a 3 μm thick silica thin film (hydrophilic smooth film) to the surface of the untreated silica sphere with an adhesive)
Borosilicate glass layer-forming silica sphere (silica sphere formed by adhering a 3-8 μm thick borosilicate glass layer (hydrophilic smooth film) to the surface of the untreated silica sphere)
・ Soda glass layer-forming silica spheres (silica spheres formed by adhering a 3-8 μm thick soda glass layer (hydrophilic smooth film) to the surface of the untreated silica spheres)
In each sample, an epoxy adhesive (trade name “Epikote”, manufactured by Shell, Vickers hardness HV: 1) was used as the adhesive. The Vickers hardness HV of the epoxy adhesive is prepared by molding the epoxy adhesive into a predetermined shape and then curing it. A micro Vickers hardness meter “MVK-HO” (akashi) is used as a Vickers hardness measuring device. , And the test load retention time was 20 seconds, and calculated according to the following formula (in the following formula, d is the load by pushing the indenter into the sample. It is the length of the diagonal line of the dent that was left after applying the load and then removing the load.)
Figure 2014169787

なお、「未処理のシリカ球」は、その表面状態を、原子間力顕微鏡にて観察したところ（５μｍ×５μｍの領域）、表面の最大高さ（Ｓｚ）が２２０ｎｍであり、表面の二乗平均高さ（Ｓq）が２０．３ｎｍであった。得られた原子間力顕微鏡の構成ならびに測定条件を下記に示す。また、写真を図２（Ａ）に示す。
・測定装置：原子間力顕微鏡「Agilent 5100」（Agilent Technologies社製）
・スキャナ：スモールスキャナ
・ノーズコーン：ＡＡＣモード用
・ドライブモード：ＡＡＣ
・カンチレバー：標準Ｓｉプローブ PointProbe NCH （Nano World社製）
・スキャンスピード：５μｍ/s
・表面形状の解析ソフト：Pico images Basic （Agilent Technologies社製）
なお、表面の二乗平均高さ（Ｓq）は、高さの分布の標準偏差であり、下記式により算出される。

Figure 2014169787
In addition, when the surface state of the “untreated silica sphere” was observed with an atomic force microscope (region of 5 μm × 5 μm), the maximum height (Sz) of the surface was 220 nm, and the mean square of the surface The height (Sq) was 20.3 nm. The structure and measurement conditions of the obtained atomic force microscope are shown below. A photograph is shown in FIG.
・ Measuring device: Atomic force microscope “Agilent 5100” (Agilent Technologies)
-Scanner: Small scanner-Nose cone: For AAC mode-Drive mode: AAC
Cantilever: Standard Si probe PointProbe NCH (Nano World)
・ Scanning speed: 5μm / s
・ Surface shape analysis software: Pico images Basic (Agilent Technologies)
The root mean square height (Sq) is a standard deviation of the height distribution and is calculated by the following formula.
Figure 2014169787

また、「シリカ薄膜形成シリカ球」は、その表面状態を、原子間力顕微鏡にて観察したところ（５μｍ×５μｍの領域）、表面の最大高さ（Ｓｚ）が２．４１ｎｍであり、表面の二乗平均高さ（Ｓq）が０．３１１ｎｍであった。得られた原子間力顕微鏡写真を図２（Ｂ）に示す。   In addition, when the surface state of the “silica thin film-forming silica sphere” was observed with an atomic force microscope (5 μm × 5 μm region), the maximum height (Sz) of the surface was 2.41 nm. The root mean square height (Sq) was 0.311 nm. The obtained atomic force micrograph is shown in FIG.

さらに、「ホウケイ酸ガラス層形成シリカ球」は、上記と同様に表面状態を観察したところ、表面の最大高さ（Ｓｚ）が５ｎｍであり、表面の二乗平均高さ（Ｓq）が０．５ｎｍ、「ソーダガラス層形成シリカ球」は、表面の最大高さ（Ｓｚ）が５ｎｍであり、表面の二乗平均高さ（Ｓq）が０．５ｎｍ、「雲母層形成シリカ球」は、表面の最大高さ（Ｓｚ）が５ｎｍであり、表面の二乗平均高さ（Ｓq）が０．５ｎｍであった。   Further, when the surface state of the “borosilicate glass layer-forming silica sphere” was observed in the same manner as described above, the maximum height (Sz) of the surface was 5 nm and the root mean square height (Sq) was 0.5 nm. , “Soda glass layer-forming silica sphere” has a maximum surface height (Sz) of 5 nm, and a surface mean square height (Sq) of 0.5 nm, “Mica layer-forming silica sphere” The height (Sz) was 5 nm and the root mean square height (Sq) was 0.5 nm.

＜摩耗試験＞
摩耗試験（ボールオンプレート摩擦試験）は、下記表１の組み合わせにて行った。なお、表１中において、「ポリマーブラシ層形成シリコン基板」は、上記にて調製したポリマーブラシ層が形成されたシリコン基板を示している。 <Abrasion test>
The abrasion test (ball-on-plate friction test) was performed with the combinations shown in Table 1 below. In Table 1, “polymer brush layer-formed silicon substrate” indicates a silicon substrate on which the polymer brush layer prepared above is formed.

Figure 2014169787
Figure 2014169787

具体的には、上記表１の各組み合わせ（実施例１〜３、比較例１，２）について、下側に第１摺動部材１００を配置し、その上側に球状の第２摺動部材３００を配置し、球状の第２摺動部材３００について下記の荷重にて押し付けつつ、第１摺動部材１００をスライドさせ、ロードセルの感知した摩擦力から動摩擦係数を測定した。なお、測定条件は下記のとおりとした。
・測定装置：表面性測定機「ＴＲＩＢＯＧＥＡＲ」（新東科学社製）
・荷重 ：５００ｇ
・移動速度：６０ｍｍ／分（１．０ｍｍ／秒）
・試験温度：２４．０℃
・試験湿度：２５％
また、測定の結果、上記表１の各組み合わせ（実施例１〜３、比較例１，２）における動摩擦係数は、下記の通りであった。
・実施例１：動摩擦係数＜０．００１
・実施例２：動摩擦係数＜０．００１
・実施例３：動摩擦係数＜０．００１
・比較例１：動摩擦係数＝０．１２８
・比較例２：動摩擦係数＝０．０４２ Specifically, for each combination (Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 and 2) in Table 1, the first sliding member 100 is disposed on the lower side, and the spherical second sliding member 300 is disposed on the upper side. The first sliding member 100 was slid while pressing the spherical second sliding member 300 with the following load, and the dynamic friction coefficient was measured from the friction force sensed by the load cell. Measurement conditions were as follows.
・ Measuring device: Surface property measuring instrument "TRIBOGEAR"
・ Load: 500g
・ Movement speed: 60mm / min (1.0mm / sec)
Test temperature: 24.0 ° C
・ Test humidity: 25%
In addition, as a result of the measurement, the dynamic friction coefficient in each combination (Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 and 2) in Table 1 was as follows.
Example 1: Coefficient of dynamic friction <0.001
Example 2: Coefficient of dynamic friction <0.001
Example 3: Coefficient of dynamic friction <0.001
Comparative Example 1: Coefficient of dynamic friction = 0.128
Comparative Example 2: Coefficient of dynamic friction = 0.042

上記の結果より、第１摺動部材１００として、ポリマーブラシ層形成シリコン基板を用い、第２摺動部材３００として、表面の最大高さ（Ｓｚ）が、ポリマーブラシ層の分子グラフト鎖の平均分子鎖長さＬｐよりも小さい摺動面を有する摺動部材（シリカ薄膜形成シリカ球）を用いることにより、摺動時における動摩擦係数を０．００１未満と極めて低くできる結果となった（実施例１〜３）。特に、実施例１〜３においては、第２摺動部材３００として、シリカ薄膜形成シリカ球、ホウケイ酸ガラス層形成シリカ球、ソーダガラス層形成シリカ球を用いることにより、これらの親水性により、親油性であるポリマーブラシ層に対して、親水性−疎水性反発力を示すことにより、動摩擦係数を極めて低くできたものと考えられる。また、この実施例１〜３においては、上記摩耗試験を複数回にわたって行った場合でも、動摩擦係数にほとんど変化は見られなかった。また、実施例１〜３について、静止摩擦係数を測定したところ、静止摩擦係数も０．０２以下となり、静止摩擦係数も適切に低減されていた。 From the above results, a polymer brush layer-formed silicon substrate is used as the first sliding member 100, and the maximum height (Sz) of the surface of the second sliding member 300 is an average molecule of molecular graft chains of the polymer brush layer. By using a sliding member (silica thin film-forming silica sphere) having a sliding surface smaller than the chain length L p, the result was that the dynamic friction coefficient during sliding could be extremely low, less than 0.001 (Example) 1-3). In particular, in Examples 1 to 3, by using silica thin film-forming silica spheres, borosilicate glass layer-forming silica spheres, and soda glass layer-forming silica spheres as the second sliding member 300, due to their hydrophilicity, It is considered that the coefficient of dynamic friction could be made extremely low by showing hydrophilic-hydrophobic repulsive force with respect to the oil-based polymer brush layer. Further, in Examples 1 to 3, even when the wear test was performed a plurality of times, the dynamic friction coefficient hardly changed. Moreover, when the static friction coefficient was measured about Examples 1-3, the static friction coefficient became 0.02 or less, and the static friction coefficient was also reduced appropriately.

一方、未処理のシリコン基板と、未処理のシリカ球とを組み合わせて用いた比較例１、および、ポリマーブラシ層形成シリコン基板と、未処理のシリカ球とを組み合わせて用いた比較例２は、いずれも、動摩擦係数が大きくなる結果となった。   On the other hand, Comparative Example 1 using a combination of an untreated silicon substrate and an untreated silica sphere, and Comparative Example 2 using a combination of a polymer brush layer-forming silicon substrate and an untreated silica sphere, In both cases, the dynamic friction coefficient increased.

また、上記表１の各組み合わせのうち、実施例１の組み合わせについて、下側に第１摺動部材１００を配置し、その上側に球状の第２摺動部材３００を配置し、球状の第２摺動部材３００について下記の荷重にて押し付けつつ、第１摺動部材１００をスライドさせる往復摺動を繰り返し行い、ロードセルの感知した摩擦力から動摩擦係数を測定することで、繰り返し耐久性の評価を行った。なお、測定条件は下記のとおりとした。
・測定装置：表面性測定機「ＴＲＩＢＯＧＥＡＲ」（新東科学社製）
・荷重 ：１０００ｇ
・移動速度：６０ｍｍ／分（１．０ｍｍ／秒）
・試験温度：２４．０℃
・試験湿度：２５％
上記繰り返し往復摺動の結果、実施例１の組み合わせにおいては、１０００ｇという高い荷重にて、往復摺動３０００回以上行った後においても、動摩擦係数は０．００１未満を維持しており、耐荷重性および繰り返し耐久性にも優れたものであった。なお、実施例２，３の組み合わせについても、実施例１と同程度の特性を有するものであるため、同様の結果が期待できる。 Moreover, among each combination of Table 1 above, for the combination of Example 1, the first sliding member 100 is arranged on the lower side, the spherical second sliding member 300 is arranged on the upper side, and the second spherical shape is arranged. While repeatedly pressing the sliding member 300 with the following load, the reciprocating sliding of sliding the first sliding member 100 is repeatedly performed, and the dynamic friction coefficient is measured from the friction force sensed by the load cell, thereby repeatedly evaluating the durability. went. Measurement conditions were as follows.
・ Measuring device: Surface property measuring instrument "TRIBOGEAR"
・ Load: 1000g
・ Movement speed: 60mm / min (1.0mm / sec)
Test temperature: 24.0 ° C
・ Test humidity: 25%
As a result of the repeated reciprocating sliding, in the combination of Example 1, the dynamic friction coefficient is maintained below 0.001 even after the reciprocating sliding is performed 3000 times or more at a load as high as 1000 g. It was also excellent in durability and repeated durability. In addition, since the combination of Examples 2 and 3 has characteristics similar to those of Example 1, similar results can be expected.

１００…第１摺動部材
１０…基材
２０…ポリマーブラシ層
３００…第２摺動部材
３０…基材
４０…平滑化面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... 1st sliding member 10 ... Base material 20 ... Polymer brush layer 300 ... 2nd sliding member 30 ... Base material 40 ... Smoothing surface

Claims (11)

相互に摺動する摺動面を備える摺動機構であって、
一方の摺動面（Ａ）は、基材上に共有結合で固定された高分子を、液体物質で膨潤してなるポリマーブラシ層を有する摺動面であり、
他方の摺動面（Ｂ）は、その最大高さＳｚが、前記ポリマーブラシ層の平均分子鎖長よりも小さい摺動面であることを特徴とする摺動機構。 A sliding mechanism having sliding surfaces that slide relative to each other,
One sliding surface (A) is a sliding surface having a polymer brush layer formed by swelling a polymer fixed by covalent bonding on a substrate with a liquid substance,
The other sliding surface (B) has a maximum height Sz which is a sliding surface smaller than the average molecular chain length of the polymer brush layer. 摺動速度０．５〜１３８００ｍｍ／秒の条件で摺動させた際における動摩擦係数が０．０１以下であることを特徴とする請求項１に記載の摺動機構。   The sliding mechanism according to claim 1, wherein the sliding friction coefficient is 0.01 or less when sliding at a sliding speed of 0.5 to 13800 mm / sec. 前記摺動面（Ａ）と、前記摺動面（Ｂ）とが互いに異なる親媒性を有するものである請求項１または２に記載の摺動機構。   The sliding mechanism according to claim 1 or 2, wherein the sliding surface (A) and the sliding surface (B) have different lyophilic properties. 前記ポリマーブラシ層は、基材表面の面積に対する専有面積率が１０％以上のグラフト密度にて高分子鎖がグラフトされてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の摺動機構。   The sliding according to any one of claims 1 to 3, wherein the polymer brush layer is formed by grafting a polymer chain at a graft density of 10% or more with respect to the area of the substrate surface. mechanism. 前記ポリマーブラシ層を構成する高分子グラフト鎖が、前記基材表面に、表面開始リビングラジカル重合法で形成されたものであることを特徴とする請求項４に記載の摺動機構。   The sliding mechanism according to claim 4, wherein the polymer graft chain constituting the polymer brush layer is formed on the surface of the base material by a surface-initiated living radical polymerization method. 前記ポリマーブラシ層を構成する高分子グラフト鎖が、イオン性の解離基を有する高分子物質で構成されることを特徴とする請求項４または５に記載の摺動機構。   6. The sliding mechanism according to claim 4 or 5, wherein the polymer graft chain constituting the polymer brush layer is composed of a polymer substance having an ionic dissociation group. 前記ポリマーブラシ層に含まれる、前記液体物質がイオン液体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の摺動機構。   The sliding mechanism according to claim 1, wherein the liquid substance contained in the polymer brush layer is an ionic liquid. 前記摺動面（Ｂ）が、ケイ素を含有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の摺動機構。   The sliding mechanism according to any one of claims 1 to 7, wherein the sliding surface (B) contains silicon. 前記摺動面（Ｂ）が、ケイ酸塩化合物、ガラス、および炭素質材料から選択される少なくとも１つを含有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の摺動機構。   The sliding mechanism according to any one of claims 1 to 7, wherein the sliding surface (B) contains at least one selected from a silicate compound, glass, and a carbonaceous material. 前記摺動面（Ｂ）が、基材上に、最大高さＳｚが、前記ポリマーブラシ層の平均分子鎖長よりも小さい平滑膜を、硬化型の接着剤を介して接着されてなるものであり、
前記接着剤の硬化時のビッカース硬度ＨＶが１０００以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の摺動機構。 The sliding surface (B) is formed by adhering a smooth film having a maximum height Sz smaller than the average molecular chain length of the polymer brush layer via a curable adhesive on the base material. Yes,
The sliding mechanism according to any one of claims 1 to 9, wherein a Vickers hardness HV when the adhesive is cured is 1000 or less. 請求項１〜１０のいずれかに記載の摺動機構を備える摺動部材。   A sliding member provided with the sliding mechanism in any one of Claims 1-10.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017171071A1 (en) * 2016-03-31 2017-10-05 国立大学法人京都大学 Lubricant and srt material
WO2018198876A1 (en) 2017-04-25 2018-11-01 Nok株式会社 Seal member
WO2018199181A1 (en) * 2017-04-25 2018-11-01 国立大学法人京都大学 Clearance narrowing material, clearance narrowing material composite, and article using same
WO2018225693A1 (en) * 2017-06-06 2018-12-13 独立行政法人国立高等専門学校機構 Method for forming polymer brush layer
WO2019065344A1 (en) * 2017-09-28 2019-04-04 パナソニック株式会社 Electroacoustic transducer
US20190100631A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Kyoto University Srt material, composite and method for producing the same
JP2019065787A (en) * 2017-10-02 2019-04-25 東芝キヤリア株式会社 Compressor and refrigeration cycle device
WO2021117538A1 (en) * 2019-12-09 2021-06-17 国立大学法人京都大学 Material and sliding system
WO2021200696A1 (en) 2020-03-31 2021-10-07 Nok株式会社 Sealing structure
WO2022209966A1 (en) * 2021-03-30 2022-10-06 イーグル工業株式会社 Sliding component

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004293689A (en) * 2003-03-27 2004-10-21 Nissin Electric Co Ltd Slide mechanism, and power switching device using the same
JP2011057766A (en) * 2009-09-07 2011-03-24 Kyushu Univ Sliding member
JP2012056165A (en) * 2010-09-08 2012-03-22 Toyota Motor Corp Sliding member

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004293689A (en) * 2003-03-27 2004-10-21 Nissin Electric Co Ltd Slide mechanism, and power switching device using the same
JP2011057766A (en) * 2009-09-07 2011-03-24 Kyushu Univ Sliding member
JP2012056165A (en) * 2010-09-08 2012-03-22 Toyota Motor Corp Sliding member

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017171071A1 (en) * 2016-03-31 2019-02-21 国立大学法人京都大学 Lubricant and SRT material
JP7002080B2 (en) 2016-03-31 2022-02-04 国立大学法人京都大学 Lubricants and SRT materials
WO2017171071A1 (en) * 2016-03-31 2017-10-05 国立大学法人京都大学 Lubricant and srt material
US11168170B2 (en) 2017-04-25 2021-11-09 Kyoto University Clearance narrowing material, clearance narrowing material composite, and article using same
WO2018199181A1 (en) * 2017-04-25 2018-11-01 国立大学法人京都大学 Clearance narrowing material, clearance narrowing material composite, and article using same
JP7246597B2 (en) 2017-04-25 2023-03-28 国立大学法人京都大学 Gap narrowing material, gap narrowing material composite, and article using them
WO2018198876A1 (en) 2017-04-25 2018-11-01 Nok株式会社 Seal member
CN110520657A (en) * 2017-04-25 2019-11-29 Nok株式会社 Seal member
JPWO2018198876A1 (en) * 2017-04-25 2020-04-23 Nok株式会社 Seal member
JPWO2018199181A1 (en) * 2017-04-25 2020-05-14 国立大学法人京都大学 Gap narrowing material, gap narrowing material composite and article using the same
JP7223375B2 (en) 2017-06-06 2023-02-16 独立行政法人国立高等専門学校機構 Method for forming polymer brush layer
JPWO2018225693A1 (en) * 2017-06-06 2020-07-16 独立行政法人国立高等専門学校機構 Method for forming polymer brush layer
WO2018225693A1 (en) * 2017-06-06 2018-12-13 独立行政法人国立高等専門学校機構 Method for forming polymer brush layer
US11178493B2 (en) 2017-09-28 2021-11-16 Panasonic Corporation Electroacoustic transducer
WO2019065344A1 (en) * 2017-09-28 2019-04-04 パナソニック株式会社 Electroacoustic transducer
US10882962B2 (en) * 2017-09-29 2021-01-05 Kyoto University SRT material, composite and method for producing the same
US20190100631A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 Kyoto University Srt material, composite and method for producing the same
JP2019065787A (en) * 2017-10-02 2019-04-25 東芝キヤリア株式会社 Compressor and refrigeration cycle device
WO2021117538A1 (en) * 2019-12-09 2021-06-17 国立大学法人京都大学 Material and sliding system
US11912952B2 (en) 2019-12-09 2024-02-27 Kyoto University Material and sliding system
WO2021200696A1 (en) 2020-03-31 2021-10-07 Nok株式会社 Sealing structure
WO2022209966A1 (en) * 2021-03-30 2022-10-06 イーグル工業株式会社 Sliding component

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