ソフトマター 完全解説

TM-SQUARE エンジンオイル に使用されている、「ソフトマター」は、富士フィルム㈱が開発した「超分子」  と呼ばれる、新規化学物質です。

「超分子」 は、特殊な分子構造を持ち、たくさんの分子が集合することにより、単位分子を超えた、新しい構造体として、独自の性能を発揮します。

すでに、液晶技術の分野では、この 「超分子」 が、大活躍しており、それをエンジンオイルに応用したのが、「ソフトマター」 となります。

高分子と 「超分子」 の違い

「高分子」 とは、分子量の大きい分子(たくさんの分子が重合・結合している状態)で、英語では、ポリマーと 呼ばれています。分子と分子が結合すると、単位分子の性質とは違う、新たな性質へと変化し、代表的なものとして、 プラスチック(樹脂)や、合成繊維があげられます。また、一度結合すると、元の単位分子には、戻ることができません。

対して、「超分子」 は、結合ではなく、たくさんの分子が集合することにより、単位分子を超えた、 新しい構造体として、独自の性能を発揮します。また、高分子とは違い、いつでも超分子構造を解消して、 元の単位分子に戻れることが、最大の違いです。

例えば、小学生の組体操で作る、「ピラミッド」 のように、数十人の子供たちには、「ピラミッド」 という まったく別なものに変化し、そして、また、ひとりひとりの子供(単位分子)に戻るようなイメージです。


「ソフトマター」 の優位性を、人間の身体にたとえるなら、まさに、血液中に存在する抗体と、似た働きをします。

抗体は、血液により循環し、外部からの菌の進入に対して、どんどん、その部分に集まり、菌と戦うように、
「ソフトマター」 は、エンジン内部に潤滑が厳しい部分が発生すると、そこへ集結し、次から次へと金属表面に 絡み付きます。

その後、この凝集体は、単位分子とはまったく別の構造体となり、摩擦係数が非常に低い潤滑膜へと変化し、
潤滑が厳しい部分をピンポイントに守ってくれるのです。


では、この 「ソフトマター」 の潤滑における優位性を詳しく解説しましょう。


潤滑について基礎的な解説


まず、 「ソフトマター」 の単体イラストは、こんな感じとなります。



    ソフトマター単体のイメージ

ポイントは、髭状に伸びた、「手」 です。この 「手」 により、潤滑が厳しくなった箇所にて、 「ソフトマター」 同士が、 どんどん絡み付き、合体していきます。


潤滑領域別に、 「ソフトマター」 の特性を見てみると・・・・・・、




流体潤滑領域




油膜がシッカリと形成されている流体潤滑領域では、エンジンオイルにより潤滑が行われていますので、
 「ソフトマター」 は、エンジンオイル内に均一に分散し、浮遊しています。




弾性流体潤滑領域




流体潤滑領域に比べると、油膜が薄くなる、弾性流体潤滑領域でも、エンジンオイルにより潤滑が行われています ので、 「ソフトマター」 は、エンジンオイル内に浮遊した状態です。
また、 「ソフトマター」 は、高分子ではありませんので、エンジンオイルと混ざって、狭い通路でも均一に分散しています。




混合潤滑領域




さらに油膜が薄くなり、一部の金属の接触がはじまる 混合潤滑領域になると、通路がかなり狭くなることから、  「ソフトマター」 が金属に絡み付きはじめます。すると、その潤滑が厳しくなった箇所に、次々と、他の  「ソフトマター」 が絡み付いていくのです。

また、 「ソフトマター」 は、分子内のフリースペースが大きいため、エンジンオイルをスルーさせる
ことができますので、流れを阻害し詰まりを発生させることはありません。




そして、変身! するのです!!




「ソフトマター」 が集結し、分子凝集体(超分子構造体)となると、元の単位分子での性格・性質とは別の物になります。

この超分子構造に変化した物質は、耐荷重性能に優れ、粘度・圧力係数が低いため摩擦係数が非常に低く、
強力な潤滑性能を発揮します。よって、弾性流体潤滑領域を保持し、混合~境界潤滑領域に移行することを防ぎ、 良好な流体潤滑を維持できるのです。

もちろん、エンジンオイルの粒子は、変身後の 「ソフトマター」 でも、すり抜けることが可能です。




弾性流体潤滑領域




「ソフトマター」 のパワーにより、潤滑の厳しい状況を乗り切ることで、クリアランスが回復し、弾性流体潤滑領域になると、 「ソフトマター」 は、超分子構造体を解消し、また、元の単一分子に戻ります。

もちろん、単一分子に戻った、 「ソフトマター」 は、スラッジになることなく、繰り返し、何度でも、潤滑に厳しい部分が発生するたびに、 活躍してくれる 不死身の物質(新規化学物質)なのです。

また、「ソフトマター」 は、炭素、水素、酸素 の分子のみから構成されていますので、環境に非常に優しい添加剤です。 エコでありながら、高性能な潤滑性能を有する、今までにない、新しいタイプの物質です。


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