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。