化学

ダイヤモンドライクカーボン 

混成軌道と特許

ほぼ体調も回復し、久々に夜もちゃんと勉強できました。単純に、勉強できることがとってもうれしいです。

岡野の化学は有機化学①第3講の結晶の種類・分子の極性に入ったところですが、今日は今週初めに混成軌道の復習をしていた際に調べた特許について書いていきたいと思います。

なかなか面白い特許だなと思ったので、何回かに分けて書いていく予定です。これから学習する結晶構造とも関係してくる、というのもあります。

下記の特許を取り上げます。

【公開番号】特開2016-196690(P2016-196690A)
【発明の名称】摺動部材および摺動機械
【出願人】株式会社 豊田中央研究所、トヨタ自動車株式会社

この情報と、タイトルの「ダイヤモンドライクカーボン」で、わかる人はおそらく混成軌道との関係がパッとわかるんだろうなぁと思います。

私はさっぱりわかりませんでした。

そもそも、なぜこの明細書に行き着いたかを簡単にお話しします。

混成軌道を復習してから何か関連する特許を調べてみたいと思い、検索する前にどういう特許がありそうかと考えてみましたが、さっぱり思いつきませんでした。

なのでまず、要約/抄録を検索範囲とし、キーワード「混成軌道」で検索してみたところ50件ほどヒットしました。タイトルを見てみます。触媒、摺動部品、燃料電池用セパレータ、半導体素子・・・タイトルを見てもまだ、混成軌道との関係はピンと来ませんでした。

摺動部品はトヨタ自動車と関連研究所が出願人となっていたので、自動車部品だろうと思いこちらの明細書をまず見てみました。(自動車部品は得意分野の一つとしていきたいと思っています)

要約部分を見て、ようやく(?)なんとなくこういうことかな?とわかりかけてきました。引用します。

(57)【要約】
【課題】低摩擦特性と高耐摩耗性の両立を図れる摺動部材を提供する。
【解決手段】本発明の摺動部材は、基材と、基材上に形成され摺動面を構成する摺動膜とを備える。この摺動膜は、膜全体を100原子%としたときに、B:2~13%とH:0.1~8%を含むホウ素含有非晶質炭素(B-DLC)からなる。このB-DLCは、密度が2.5~3.0g/cm3である。また、このB-DLCは、sp3混成軌道を有するC(Csp3)の全C量に対する原子割合であるCsp3量が45~75%であり、積層構造を有するこのようなB-DLCからなる摺動膜は、例えば、カソードアーク法により形成される。膜密度が適切な範囲内にある本発明に係るB-DLC膜は、単に硬質で耐摩耗性に優れるのみならず高靱性でもある。このため本発明の摺動部材は、エンジン等の駆動系部材に好適である。

sp3混成軌道はメタンに代表される正四面体の立体構造で、その構造のものがどれだけ含まれるかによって、性質が変わってくるんだなと理解しつつ、ざっと全文に目を通しました。

まずは調べなくてはいけないのは、B-DLCとは何かですね。

B-DLCとは?

DLCとはダイヤモンドライクカーボンの略で、ダイヤモンド構造(sp3)とグラファイト構造(sp2)からなる膜のことです。

sp3とsp2の割合や添加する他の元素の組み合わせなどによって性質が変わり、B-DLCはホウ素を含有するDLCとなります。

DLCによって、物質の表面に様々な特性を付加することができるので、身近な分野から産業分野に幅広く利用されています。

詳しくは、次にまとめたいと思います。岡野の化学を進めつつ、こちらは夜の時間+昼の隙間時間で調べていきます。

 

混成軌道が分子の形状に関係している、と理解していても、それが実際どのように応用されているのかまでは想像ができませんでした。同素体についても前に学習していたので、ピンと来てもいいはずなんですけれど。まだまだこれからです。

 

4/11(水)の学習記録

学習時間:6h30m

 

項目: 岡野の化学(97)演習問題
目標: 2h                       実績: 3h+40m(昨日の復習)
メモ: イオン結合、共有結合の復習も。問題は解けたもののHCIがイオン結合だったか共有結合だったか一瞬戸惑うなど、あやふやな感じだったので再度周期表を印刷して色塗りして復習。

項目: 岡野の化学(98)第3講 結晶の種類・分子の極性 
目標: 4h     実績: 50%(1h15m)

項目: 混成軌道から関連特許(DLCに関する特許)を調べる
目標: 計画外    実績: 1h35m

 

4/12(木)の行動計画

項目: 岡野の化学(98)第3講 結晶の種類・分子の極性 
目標: 2h(残り50%)     

項目: 岡野の化学(99)
目標: 3h30m 

項目: DLC関連特許のまとめ、整理
目標: 1h30m 

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