Construction of stability evaluation system of high energetic ionic liquid to use as propellant for small satellites

小卫星推进剂高能离子液体稳定性评价体系构建

基本信息

批准号：
20K14997
负责人：
松永浩貴
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Fukuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

高エネルギー物質を基剤とした"高エネルギーイオン液体(Energetic Ionic Liquids, EILs)"は，高密度・低蒸気圧という特有の物性により，高性能かつ取扱いが容易な超小型人工衛星向け新規推進剤となることが期待される。本研究では，高エネルギー酸化剤アンモニウムジニトラミド(ADN，融点92℃)と固体可燃剤との混合のみで調製可能なADN系EILsをターゲットとし，安全利用に向けた安定性評価の枠組みを構築することを目的としている。2021年度までの研究において，加速試験を用いたADN系EILsの劣化の因子の抽出および影響度の評価を実施し，実環境に近い条件における劣化挙動の評価のための貯蔵試験を開始した。2022年度は貯蔵試験を継続して貯蔵時の劣化挙動(分解量，金属類の溶出，吸湿など)を観測し，加速試験結果との比較用データの収集を進めた。試験精度向上に向け，さらに長期間の貯蔵試験も実施している。さらに，昨年度に引き続き加速試験における反応熱，生成ガスを詳細に分析し，ADN系EILsの反応性に関する知見を得た。これを応用することで，①ADN系EILsを取扱う際の危険性評価，②既存のADN系EILを上回る特性(低融点，高性能，高着火性)を有する新組成の開発，③凝縮相反応の促進剤(触媒)の探索を進めることができた。①では，ADN系EILsは通常の取扱い条件では危険性の顕在化が見られないことが示された。②では，昨年度見出したADNにホルモヒドラジドを混合して得られるEILsについて，組成の最適化を進めた。③では，熱分析を用いた定速昇温下の熱挙動の解析による促進剤候補の絞り込みと生成ガスの解析による反応促進メカニズムの推定を行うことができた。

基于高能材料的“高能离子液体（EIL）”有望成为超小卫星的新推进剂，其高密度和低蒸气压的独特物理性能。这项研究旨在建立一个稳定性评估的框架，以瞄准基于ADN的EIL，可以通过将高能量氧化剂二氧化氮铵（ADN，熔点92°C）与固体耐燃剂混合来制备。在2021财年之前进行的研究中，我们使用加速测试来提取基于ADN的EIL恶化的因素并评估影响，并开始储存测试，以评估在接近真实环境的条件下的恶化行为。在2022财年，我们继续观察存储期间的恶化行为（分解量，金属洗脱，吸收水分等），并开始收集数据以与加速测试的结果进行比较。为了提高测试的准确性，还正在进行长期存储测试。此外，在去年之后，我们详细分析了加速度测试中的反应热和产品气体，并深入了解了基于ADN的EIL的反应性。通过应用此功能，我们能够进行1）处理基于ADN的EIL时的风险评估，2）开发具有超过现有基于ADN的EIL（低熔点，高性能和高点火特性）的特性的新成分，以及3）搜索加速器（catalysts）凝聚相反应的搜索。在1中，结果表明，在正常处理条件下，基于ADN的EIL没有危险的迹象。在2中，我们优化了通过将孔伊德拉齐德混合到去年发现的ADN中获得的EIL的组成。在③中，我们能够通过使用热分析在恒定温度升高下分析恒定温度升高的热行为来缩小候选加速器的范围，并通过分析产生的气体来估算反应加速的机制。

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

アンモニウムジニトラミド系高エネルギーイオン液体の熱挙動に及ぼす金属および金属酸化物の影響

金属和金属氧化物对二硝酰胺铵基高能离子液体热行为的影响

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
松永浩貴;塩田謙人;加藤勝美;羽生宏人;野田賢;三宅淳巳
通讯作者：
三宅淳巳

State-of-art monopropellant development base on the combination of high-energy-density salts and deep eutectic phenomena

基于高能量密度盐和深共晶现象相结合的最先进的单组元推进剂开发

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Noboru Itouyama;Hiroki Matsunaga;Asato Wada;Jiro Kasahara;Hiroto Habu
通讯作者：
Hiroto Habu

超小型推進系への適用を見据えた高エネルギーイオン液体推進剤の合成および推進システムの研究開発

高能离子液体推进剂合成及应用于超小型推进系统的推进系统研发

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
宇宙航空研究開発機構研究開発報告
影响因子：
0
作者：
松永浩貴;伊東山登;松本幸太郎;塩田謙人;伊里友一朗;勝身俊之;羽生宏人;野田賢;三宅淳巳
通讯作者：
三宅淳巳

超小型推進系への利用を見据えた高エネルギーイオン液体の研究

超小型推进系统用高能离子液体研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
宇宙航空研究開発機構研究開発報告: 高エネルギー物質研究会: 令和3年度研究成果報告書
影响因子：
0
作者：
Nakayama Shummin;Narushima Yasushi;Yabe Hiroshi;松永浩貴，伊東山登，松本幸太郎，塩田謙人，伊里友一朗，勝身俊之，羽生宏人，野田賢，三宅淳巳
通讯作者：
松永浩貴，伊東山登，松本幸太郎，塩田謙人，伊里友一朗，勝身俊之，羽生宏人，野田賢，三宅淳巳

Thermal analytical screening of effective catalysts for the ignition of high energy ionic liquid propellants

高能离子液体推进剂点火有效催化剂的热分析筛选