地球規模のエネルギー問題を背景に、あらゆる機械の省エネルギー化が強く望まれています。例えば、世界で毎年約8000万台も生産される自動車のエネルギー損失のうち、約30%は摩擦プロセスが原因との試算もあり、その低減が強く望まれています。よって、材料科学の進展により生まれた超潤滑材料（摩擦係数が1/100を下回る材料）への期待が高まっています。本研究室では、硬質材料（ダイヤモンドライクカーボンなど）から軟質材料（ポリマーブラシやセルロースナノファイバーなど）まで、種々の新材料が発現する超潤滑プロセスの学理を探求し、社会実装に向けたトライボマテリアルの研究に取り組んでいます。

ポリマーブラシ【新材料のトライボロジー応用で機械の省エネルギー化に貢献する】

☆ M. Miyazaki, K. Nakano, C. Tadokoro, S. C. Vlădescu, T. Reddyhoff, S. Sasaki, Y. Tsujii: "Enhancing durability of concentrated polymer brushes using microgrooved substrates", Wear, 482-483, 203984 (2021).

☆ S. C. Vlădescu, C. Tadokoro, M. Miyazaki, T. Reddyhoff, T. Nagamine, K. Nakano, S. Sasaki, Y. Tsujii: "Exploiting the synergy between concentrated polymer brushes and laser surface texturing to achieve durable superlubricity", ACS Applied Materials and Interfaces, 14, 15818-15829 (2022).

☆ H. Okubo, D. Kagiwata, K. Nakano, Y. Tsujii: "Layered structure and wear mechanism of concentrated polymer brushes", Langmuir, 39, 18458-18465 (2023).

☆ T. Takeuchi, D. Kagiwata, H. Okubo, K. Ohno, Y. Tsujii, K. Nakano: "Relationship between layered structure and wear behavior of concentrated polymer brushes", Wear, 578-579, 206223 (2025).

ポリマーブラシ【新材料のトライボロジー応用で社会の着雪氷問題を解決する】

☆ H. Okubo, K. Hase, K. Tamamoto, Y. Tsujii, K. Nakano: "In-situ observation of ice-adhesion interface under tangential loading: Anti-icing mechanism of hydrophilic PPEGMA polymer brush", Tribology Letters, 72, 96 (2024).

☆ K. Tamamoto, Y. Kinose, H. Okubo, K. Nakano, Y. Tsujii: "Anti-icing properties of nonionic/hydrophilic concentrated polymer brushes and mechanistic insights via their swollen-state analysis", Communications Materials, 6, 20 (2025).

セルロースナノファイバー【新材料のトライボロジー応用で機械の省エネルギー化に貢献する】 

☆ H. Okubo, R. Nakae, D. Iba, K. Yamada, H. Hashiba, K. Nakano, K. Sato, S. Sasaki: "Tribological properties of 100% cellulose nanofiber (CNF) molding under dry- and boundary lubrication-conditions at CNF/steel contacts", Cellulose, 30, 6887-6905 (2023).

☆ H. Okubo, H. Hashiba, T. Inamochi, K. Sato, S. Sasaki, K. Yamada, K. Nakano: "Novel environmentally superior tribomaterial with superlow friction: 100% cellulose nanofiber molding", Tribology Letters, 71, 83 (2023).

ポリマーブラシの防着雪氷機能：コーティング膜の防着雪氷機能を評価するために開発した本研究室オリジナルの実験装置。冷凍庫の中で着氷面の破壊挙動を観察しながら、破壊に至る剪断力の時間変化を計測することができる。本装置を用いた実験により、ポリマーブラシの表層には不凍水膜（氷点下であっても凍結しない水膜）が存在し、それが同材料の特異な防着雪氷機能を生み出していることを突き止めた。（→論文を読む）