超小型ロケット打上げに向けたエネルギー組成物の相転移メカニズムの解明とその応用

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本年度は研究目標とする「超小型ロケット打上げに向けたエネルギー組成物の相転移メカニズムの解明とその応用」に関して、特にエネルギーイオン液体系組成物の融点降下メカニズムとゲル化に関する成果を得た。今後の宇宙産業は、超小型衛星および超小型打上げシステムの開発が求められている。また民間企業の参入によって多彩なミッションに対応したロケットの打ち上げが予測される。小型ロケットの打上げには推進薬の役割が重要となる。推進薬では、エネルギー物質の利用で推進薬の高性能化により、全体の薬量を減らし小型化することが期待されている。本研究では、次世代の低環境負荷、高性能推進剤の原料となるエネルギー物質であるアンモニウムジニトラミド（ADN）に着目した。ADNにアミド化合物や硝酸塩を共融させイオン液体としたエネルギー組成物は、液体推進剤として期待される。このエネルギーイオン液体推進剤は、他のエネルギーイオン液体と比較して調製が容易であることや、高安定性といった特長を有する。その一方で組成や混合比は経験的に決定していることが多い。そこで、本研究では高エネルギーイオン液体推進剤の相転移メカニズムを明らかにするために分子構造の解析を行い、分子構造が融点降下度に及ぼす影響を把握しADN系イオン液体推進剤の研究開発指針に資する知見を得た。分子構造は量子化学計算および分光分析から、融点降下度は熱分析から得た。その結果、ADNの融点降下メカニズムはcomplex構造の形成やイオン交換を生じることでADNの結晶化が阻害されるためであると考えられた。さらに、complex形成の仕方によって、融点降下度に違いがでることが明らかになった。ゲル化においては、セルロース系の増粘剤を混合してもADN系イオン液体の液体構造が保持されていることが明らかになった。