環境調和型材料としての宇宙用導電性木質材料の研究

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宇宙空間でも比較的低高度における軌道、いわゆるLEO(Low Earth Orbit)は数100km程度以下である。この領域では、まだ微量ながら原子状酸素が存在しており、この軌道にながくとどまると、その原子状酸素と宇宙機表面が相互作用を起こし、浸食を起こしてしまう。これを解決するためにポリイミドにケイ素化合物を混合させたり表面に被膜を形成させたりすることによって浸食を防ぐことが示されていた。本年度は、木質炭素材料において原子状酸素との相互作用についての実験を行い評価を行った。原子状酸素を宇宙用木質材料に高エネルギーで衝突させ、その浸食の様子を実験的に確かめた。実験は、この実験を行うことのできる神戸大学大学院工学研究科の田川雅人准教授の協力を得て行った。実験の結果、ケイ素を含ませたり皮膜をつくらなくとも、木質炭素材料は、比較的浸食に対する耐性を示した。これは、木材構成成分であるリグニンが芳香族構造を有しており, 炭素化及び焼結することによって炭素どうしの結合が形成され, 酸素原子の吸着が進まなかったたためと考えられる。また、一方で、ケイ素を含有させることによって、更に、原子状酸素からの浸食を防ぐことが可能であることが示された。木質炭素材料が、原子状酸素に対し、強い耐性を示したことで、低高度における宇宙空間での利用に大きな可能性があることを示すことができた。これらは、論文としてまとめ、高温学会論文誌に投稿の予定である。