Creation of innovative energetic materials and precise control of ignition and burning based on ultra high speed reaction theory

基于超高速反应理论创新含能材料创制及点火燃烧精准控制

基本信息

  • 批准号:
    20H00287
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 28.62万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 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

本研究の目的は,申請者らのグループが実施してきた凝縮相エネルギー物質の爆発燃焼現象に関する研究を深化・推進し,実験による測定値を用いることなく純理論的に高速反応現象を再現し得る詳細反応モデリング技術の構築により高速反応の学理を構築し,世界初となるイオン液体系エネルギー物質(EILs)の創製に挑戦するものである。示差走査熱量測定によりアンモニウムジニトラミド(ADN)/ヒドロキシエチルヒドラジニウム硝酸塩(HEHN)系の液体保持温度(ガラス転移温度)が約-70 ℃であることがわかった。これはこれまで知られていたADN系EILsの融点・ガラス転移温度と比較して極めて低い温度であり,極低温の宇宙環境での利用を想定したときに優れた特性である。分解熱特性については,ADN/HEHNは既存のEILsと比較して顕著な熱安定性の低下は見られず,分解発熱量も高いことから極めて高い燃焼性能が期待できた。電圧印加による着火についても,既存のEILsよりも短い着火遅れ時間で着火に至ることがわかり,より低い投入エネルギーと短い応答性で着火可能であることが示された。電圧印加時のADN/HEHN 系EILsの着火挙動を詳細計測するために火炎温度,電流電圧に高速度撮影を同期させる実験計測系を構築した。特に,極細熱電対と温度補償の組み合わせによる高精度火炎温度測定を達成し,当該測定系を用いて水分量,雰囲気圧力等の各種環境条件がEILsの着火挙動に与える影響を評価した。また,最適な電極材の提案に向け,白金,ステンレス鋼,ニッケル合金を電極材として用いた検討を行い,着火時間,電流挙動,消費電力への影響を把握した。最後に3Dプリンターを用いて試作した宇宙機用スラスター燃焼器内でのEILsの燃焼実験も行い,電圧印加によりEIL推進剤を着火・燃焼させ,実際に推力が得られることを確認することができた。
は の purpose, this study applicants ら の グ ル ー プ が be applied し て き た condensation phase エ ネ ル ギ ー material の detonation 焼 発 combustion phenomenon に masato す を deepen, promote し る research, be 験 に よ る numerical を measure い る こ と な く pure に high-speed reverse を 応 phenomenon reappearing し る detail the 応 モ デ リ ン の グ technology to construct に よ り high-speed reverse 応 の を build し perspective, The world 's first となる, <s:1>, <s:1>, <s:1> liquid system エネ, ギ, ギ and <s:1> substances (EILs) に challenge battle する, <s:1>, である, である, である. Differential walkthrough calorimetry に よ り ア ン モ ニ ウ ム ジ ニ ト ラ ミ ド (ADN) / ヒ ド ロ キ シ エ チ ル ヒ ド ラ ジ ニ ウ ム nitric acid salt (HEHN) の liquid keep temperature (ガ ラ ス planning move temperature) が - 70 ℃ で あ る こ と が わ か っ た. こ れ は こ れ ま で know ら れ て い た ADN department EILs の melting point, ガ ラ ス planning move temperature と compare し て extremely め て low temperature で い あ り, extremely low temperature の cosmic environment で の using を scenarios し た と き に optimal れ た features で あ る. Thermal characteristics of decomposition に つ い て は, ADN/HEHN は existing の EILs と compare し て 顕 with low thermal stability の な は see ら れ ず, high heat decomposition 発 も い こ と か ら extremely め て high 焼 い combustion performance が expect で き た. Electric 圧 Inca に よ る fire に つ い て も, existing の EILs よ り も short い fire 遅 れ time で に fire to る こ と が わ か り, よ り low い inputs エ ネ ル ギ ー と short い 応 a sexual で fire may で あ る こ と が shown さ れ た. During the electroprinting process, the <s:1> ADN/HEHN system EILs <s:1> ignition movement を detailed measurement するために ignition temperature, current voltage に high-speed shadow を synchronous させる actual measurement system を construction た. に, very fine thermoelectric group と temperature compensation の み seaborne close わ せ に よ る high precision temperature measurement を reach し, fire department を measure when the い て water weight, 雰 囲 気 pressure が の various environmental conditions, such as the EILs の fire 挙 に and え る を appraisal of 価 し た. ま た, optimal な electrode material の proposal to け に, platinum, ス テ ン レ ス steel, ニ ッ ケ を ル alloy electrode material と し て in い た 検 for line を い, ignition time, current 挙, consumption power へ の influences を master し た. Finally に 3 d プ リ ン タ ー を with い て attempt し た universe machine with ス ラ ス タ ー combustion 焼 in で の EILs の combustion 焼 be 験 も い, electric 圧 Inca に よ り EIL promote tonic を is on fire, burning 焼 さ せ, be interstate に thrust が must ら れ る こ と を confirm す る こ と が で き た.

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Visualized image analysis of Electrolysis-Ignition of ammonium dinitramide based ionic liquid propellants using a high-speed camera
使用高速相机对二硝酰胺铵基离子液体推进剂的电解-点火进行可视化图像分析
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Kiichiro Iguchi;Kento Shiota;Yu-ichiro Izato;Atsumi Miyake
  • 通讯作者:
    Atsumi Miyake
Estimation of Heat of Formation for Hazardous Chlorine-Containing Silanes Based on Group Additivity Values Obtained By Machine Learnig
基于机器学习获得的基团加和值估算有害含氯硅烷的生成热
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Masaya Sato;Yu-ichiro Izato;Atsumi Miyake
  • 通讯作者:
    Atsumi Miyake
A detailed mechanism for the initial hypergolic reaction in liquid hydrazine/nitrogen tetroxide mixtures based on quantum chemistry calculations
  • DOI:
    10.1016/j.combustflame.2021.02.035
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Y. Izato;K. Shiota;A. Miyake
  • 通讯作者:
    Y. Izato;K. Shiota;A. Miyake
Kyungil University(韓国)
庆一大学(韩国)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Analyses of the thermal characteristics and gaseous products of guanidine nitrate/basic copper nitrate mixtures using calorimetry with high resolution mass spectrometry
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三宅 淳巳其他文献

次世代宇宙推進システムを見据えた高エネルギーイオン液体推進剤の研究
下一代空间推进系统高能离子液体推进剂研究
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    松永 浩貴;伊東山 登;塩田 謙人;伊里 友一朗;松本 幸太郎;勝身 俊之;羽生 宏人;野田 賢;三宅 淳巳
  • 通讯作者:
    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
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 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
電圧印加時におけるADN系イオン液体の可視化および温度・電流同時測定
基于 ADN 的离子液体的可视化以及施加电压时温度和电流的同步测量
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
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:
  • 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

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技術システムの安全目標と保安力評価指標の検討
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    $ 28.62万
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研究教育現場における事故事例分析とフィジカルリスク管理手法の検討
研究和教育环境中的事故案例分析和身体风险管理方法检查
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    2004
  • 资助金额:
    $ 28.62万
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GISを利用した危険物道路輸送リスクアセスメントシステムの開発
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    $ 28.62万
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  • 财政年份:
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    $ 28.62万
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  • 批准号:
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  • 财政年份:
    1994
  • 资助金额:
    $ 28.62万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
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工业炸药非理想起爆研究
  • 批准号:
    03750518
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    1991
  • 资助金额:
    $ 28.62万
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次世代陸域モデルの構築による地球人間系の水・エネルギー・物質循環の定量評価
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金属ポルフィリン錯体を用いた光化学的二酸化炭素固定による高エネルギー物質の合成
金属卟啉配合物光化学固定二氧化碳合成高能材料
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    62603513
  • 财政年份:
    1987
  • 资助金额:
    $ 28.62万
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半導体光合成セルを用いた炭酸ガスの光還元による高エネルギー物質の合成
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    62603525
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    1987
  • 资助金额:
    $ 28.62万
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    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
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  • 批准号:
    60045067
  • 财政年份:
    1985
  • 资助金额:
    $ 28.62万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Energy Research
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  • 批准号:
    59045080
  • 财政年份:
    1984
  • 资助金额:
    $ 28.62万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Energy Research
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