電波透過性と高断熱性を兼備した機能的熱制御多層膜の創製

Research Project

Project/Area Number	20K14948
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 24010:Aerospace engineering-related
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	冨岡孝太名古屋大学, 工学研究科, 研究員 (70865568)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status	Discontinued (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords	熱制御材料 / 宇宙機 / 誘電体多層膜 / 断熱材 / 電波透過特性 / 熱工学 / 熱物性 / 宇宙機熱制御 / 保護熱板法
Outline of Research at the Start	近年，深宇宙探査機や月面探査機などの過酷な低温環境を経験する宇宙機が提案されている。しかし，電波通過面に適用できる高機能な熱制御材料は無く，厳しい熱環境では熱設計が成立しない。本研究では，自然界には存在しない電波透過性を有する宇宙用断熱材料RT-MLI(Radiowave Transmissive Multilayer Insulation)を創製し，革新的な熱制御システムを実現する。RT-MLIの高断熱化のためには，電波透過性を有し，低放射率な材料の開発が必須である。そこで，誘電体多層膜の干渉を使って，低放射率を示す電波透過型赤外反射材を新たに創製する。
Outline of Annual Research Achievements	近年、深宇宙探査機や月面探査機などの過酷な低温環境を経験する宇宙機が提案されている。しかし、電波通過面に適用できる高機能な熱制御材料は無く、厳しい熱環境では熱設計が成立しない。本研究では、自然界には存在しない電波透過性を有する宇宙用断熱材料RT-MLI(Radiowave Transmissive Multilayer Insulation)を創製し、革新的な熱制御システムを実現する。RT-MLIの高断熱化のためには、電波透過性を有し、低放射率な材料の開発が必須である。そこで、誘電体多層膜の干渉を使って低放射率を示す電波透過型赤外反射材を新たに創製する。本年度は誘電体のみで構成される電波透過型赤外反射材COSF-IR5を試作し、その熱光学特性について評価した。以下に具体的内容について記す。 1.Ge/ZnS多層膜の設計を遺伝的アルゴリズムによって行い、370Kにおいて垂直放射率0.06,全半球放射率0.07を示す熱制御材COSF-IR5を設計した。 2.COSF-IR5の垂直放射率をFTIRによって測定し、370 Kにおいて0.10の値を示すことが分かった。 3.COSF-IR5の全半球放射率をカロリメトリ法（170-370K）によって行い、370Kにおいて全半球放射率0.13を示した。以上のように、金属と同程度の低放射率を示しながら電波透過性を示す材料はこれまでに無く、宇宙用電波透過型断熱材に加え、熱ふく射の寄与が大きい地上での断熱材においても使用することが出来ると考えている。