環境調和型材料としての宇宙用導電性木質材料の研究

航天用导电木质材料作为环保材料的研究

基本信息

批准号：
20654046
负责人：
小嶋浩嗣
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

即使在外太空中，所谓的狮子座（低地球轨道）处于相对较低的高度轨道也小于几百公里。在该区域，仍然存在少量的原子氧，如果它继续前往该轨道，则原子氧与航天器的表面相互作用，从而导致侵蚀。为了解决这个问题，已经表明，可以通过将硅化合物与聚酰亚胺混合或在表面形成涂层来预防侵蚀。今年，我们对木材碳材料中与原子氧相互作用进行了实验，并对其进行了评估。将原子氧与具有高能量的太空材料碰撞，并通过实验检查侵蚀。该实验是通过科比大学工程研究生院副教授的副教授的合作进行的，后者能够进行这项实验。实验表明，即使没有硅包含或涂层，木质碳材料也表现出对侵蚀的相对抗性。这被认为是因为木质蛋白是一种木材成分，具有芳香结构，碳化和烧结会导致碳之间形成键，而氧原子的吸附并没有进展。另一方面，已经表明，硅的包含进一步防止了原子氧的侵蚀。木制碳材料对原子氧表现出强烈的耐药性，这表明在低海拔处使用外层空间的可能性很大。这些将作为论文汇编，并提交高温协会杂志。