フルオロアルキル基修飾POSS合成を基軸とした耐原子状酸素性材料の分子設計最適化

基于氟烷基修饰POSS合成的原子氧抗材料分子设计优化

• 批准号: 21K04494
• 负责人: 行松 和輝
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Japan Aerospace EXploration Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04494/
• 关键词: 原子状酸素; シルセスキオキサン材料; 耐原子状酸素性材料; シルセスキオキサン

地球低軌道には原子状酸素（AO）が存在し、高分子材料はAOとの衝突により、浸食・劣化が起こることが知られている。本研究では、新規耐AO性材料の創出に向け、有機無機ハイブリッド材料であるシルセスキオキサン含有材料（POSS材料）の有機官能基の化学構造に注目した。異なる有機官能基をもつPOSS材料とAOとの反応量を明らかにすることで、POSS材料の耐AO性材料としての分子設計の最適化を目指している。本研究は、①：POSS材料の有機ユニットの化学構造の違いがAOとの反応に与える影響評価、②：新規耐AO性材料の設計・合成・評価の２つから構成される。2022年度は項目①として、フルオロアルキル基またはアルキル基をそれぞれ修飾したPOSS材料を合成、Si基板に成膜し、AOとの反応量データの取得を引き続き実施した。これらの試料に対して、AO照射を行い、照射に伴う質量変化量や表面状態およびシリカ形成厚さを、それぞれ電子天秤、XPS分析やTEM分析、光学顕微鏡観察やSEM観察にて評価した。その結果、同一程度のフルエンスにおける質量減少量やシリカ形成厚さは、フルオロアルキルPOSSの方が大きい傾向が確認された。そのため有機官能基のAO浸食率のみで、POSS材料の反応量を決定できないことが分かった。この要因として、POSS材料の無機骨格間距離が影響を与えていると考え、成膜した薄膜のXRD測定を行った。その結果、面内方向の無機骨格間距離が大きい材料の方が、シリカ形成厚さが大きい傾向が見られた。これに加えて、項目②として、ポリイミドに対する塗布性を考慮した新規材料の合成の検討や、AOとの反応量評価にも一部着手した。次年度以降も引き続き、評価を実施する予定である。

Low earth orbit に は atomistic acid (AO) exist が し, polymer は AO と の conflict に よ り, soaked food deterioration が up こ る こ と が know ら れ て い る. This study で は, new rules to け の makes に AO resistance materials, organic and inorganic ハ イ ブ リ ッ ド material で あ る シ ル セ ス キ オ キ サ ン contains material (POSS) の organic functionality の chemical structure に attention し た. Different な る organic functionality を も つ POSS material と AO と の amount against 応 を Ming ら か に す る こ と で, POSS material の AO resistance materials と し て の の molecular design optimization を refers し て い る. は, (1) : this study POSS の organic ユ ニ ッ ト の chemical structure の violations い が AO と の anti 応 に and え る impact assessment 価, (2) : new rules の AO resistance material design, synthesis, and evaluation of 価 の 2 つ か ら constitute さ れ る. 2022 は project (1) と し て, フ ル オ ロ ア ル キ ル base ま た は ア ル キ ル base を そ れ ぞ れ modified し た POSS を materials on synthesis, Si substrate に film-forming し, AO と の amount against 応 デ ー タ の obtain を lead き 続 き be applied し た. こ れ ら の sample に し seaborne て に, line を い AO exposure, exposure with や う quality variations change quantity surface state お よ び シ リ カ formation thickness さ を, そ れ ぞ れ electronic scales, XPS analysis や TEM analysis, optical 顕 micromirror 観 examine や SEM 観 examine に て review 価 し た. そ の results, at the same level の フ ル エ ン ス に お け る quality reduction や シ リ カ formation thickness さ は, フ ル オ ロ ア ル キ ル POSS の party が big き い tendency が confirm さ れ た. そ の た め organic functionality の AO feed rate の み で, POSS material の anti 応 を decided で き な い こ と が points か っ た. こ の by と し て, POSS の inorganic bone が influence を and the distance between え て い る と え test, film-forming し た film の XRD measurement line を っ た. Youdaoplaceholder0 そ results, the intercellular distance of <s:1> inorganic bone in the in-plane direction is が large, the <s:1> そ material <s:1> side is が, the シリカ formation thickness is さが large, and the が tendency is が see られた. こ れ に plus え て, item (2) と し て, ポ リ イ ミ ド に す seaborne る coating sex を consider し た の new rules materials synthesis の beg や, AO 検 と の anti 応 quantity evaluation 価 に も a start し た. From the following year onwards, 続 続 続 will be cited, 価を will be evaluated, する will be implemented, and である will be determined.

项目成果

Reaction amount evaluation of fluoroalkyl and alkyl POSS with atomic oxygen

氟烷基和烷基POSS与原子氧的反应量评价

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazuki Yukumatsu;Aki Goto;Soichi Yokoyama;Yutaka Ie;Yugo Kimoto
• 通讯作者: Yugo Kimoto

シルセスキオキサン薄膜の耐原子状酸素特性評価

倍半硅氧烷薄膜的抗原子氧性能评价

• 发表时间: 2023
• 作者: 行松 和輝;後藤 亜希;横山 創一;家 裕隆;木本 雄吾
• 通讯作者: 木本 雄吾