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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14997/
• 关键词: ロケット推進薬; 高エネルギー物質; 化学安定性; イオン液体; 熱分析

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。

High density, low vapor pressure, unique physical properties, high performance, easy to select, ultra-small artificial satellites are expected to advance to new regulations. This study aims to establish a system for evaluating the stability of solid combustible materials, such as ADN (melting point 92℃), ADN system EILs, and ADN system EILs. In the 2021 study, accelerated testing was conducted to extract degradation factors and assess the impact of ADN on EILs, and storage testing was initiated to assess degradation behavior under environmental conditions. In 2022, the degradation behavior (decomposition amount, dissolution of metals, moisture absorption) during storage test was measured, and the results of accelerated test were compared with the results of storage test. The test accuracy is upward, and the test results for long-term storage are implemented. In the past year, we conducted a detailed analysis on the reaction mechanism of EILs, and found that ADN is related to the reaction mechanism of EILs. If this is to be used,(1) ADN-based EILs will be evaluated for their potential risks,(2) the existing ADN-based EILs will have the same previous characteristics (low melting point, high performance, and high ignitability), and (3) the exploration of accelerators (catalysts) for condensing opposites will be advanced. 1. ADN is EILs. It is usually used in different conditions. It is dangerous to change. 2. In the past year, ADN has been seen to be a mixture of EILs and optimization of composition. 3. Thermal analysis is used to analyze thermal motion at a constant temperature.

项目成果

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

• 发表时间: 2023
• 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

• 发表时间: 2021
• 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

• 发表时间: 2023
• 期刊: 宇宙航空研究開発機構研究開発報告
• 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

• 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
• 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

アンモニウムジニトラミド/ホルモヒドラジド系イオン液体の熱分解反応解析

二硝酰胺铵/甲酰肼离子液体的热分解反应分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 松永 浩貴;加藤 勝美;羽生 宏人;野田 賢;三宅 淳巳
• 通讯作者: 三宅 淳巳