| Project/Area Number |
20K14997
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 25020:Safety engineering-related
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) (2023)
Fukuoka University (2020-2022) |
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Principal Investigator |
松永 浩貴 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 講師 (70759240)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | ロケット推進薬 / 高エネルギー物質 / 化学安定性 / イオン液体 / 熱分析 |
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| Outline of Research at the Start |
高エネルギー物質(HEMs)を基剤とした"高エネルギーイオン液体(EILs)"は，高密度・低蒸気圧という特有の物性により，超小型人工衛星に適した高性能かつ取扱いが容易な新規推進剤となることが期待される。本研究では，EILsの安全利用に向けた安定性評価の枠組みを構築することを目的とし，①EILsを劣化させる因子の洗い出しおよびその影響度の把握，②実環境での長期安定性を再現できる試験法の構築，③EILsの安定性向上手法の構築の順で検討を進める。
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| Outline of Annual Research Achievements |
高エネルギー物質を基剤とした"高エネルギーイオン液体(Energetic Ionic Liquids, EILs)"は，高密度・低蒸気圧という特有の物性により，高性能かつ取扱いが容易な超小型人工衛星向け新規推進剤となることが期待される。本研究では，高エネルギー酸化剤アンモニウムジニトラミド(ADN，融点92℃)と固体可燃剤との混合のみで調製可能なADN系EILsをターゲットとし，安全利用に向けた安定性評価の枠組みを構築することを目的としている。
2022年度までの研究において，加速試験を用いたADN系EILsの劣化の因子の抽出および影響度の評価を実施し，実環境に近い条件における劣化挙動の評価のための貯蔵試験を進め，その結果を基にEILs組成の最適化(低融点で着火性にも優れた組成)についての知見も得た。2023年度は，昨年度以前から実施している長期間貯蔵試験の継続とともに，主に金属系の物質との反応性に着目し，定速昇温時や等温貯蔵時の凝縮相反応特性に及ぼす影響についての詳細解析を実施した。
等温貯蔵時のタンクや配管材料の溶出の有無について評価するため，試験片をEILsに浸した状態での挙動を観測したところ，当初の対象組成であるADN，モノメチルアミン硝酸塩(MMAN)，尿素の混合で得られるEILsにおいては，室温付近で1か月以上の長期間保管しても試験片の変化や金属イオンの溶出は観測されず，危険性の顕在化もなかった。一方で，本研究で見出したEILsの新組成の一部では少量の溶出が見られ，そのメカニズムについて検討した。また，ADN系EILsと促進剤候補の金属系の物質の混合物を定速昇温して熱挙動と生成ガスを観測し，凝縮相反応の促進剤の絞り込みと促進メカニズムについての検討をさらに進めることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2023年度の目標はADN系EILsに関して，2022年度に開始した実環境に近い条件における長期貯蔵EILsの劣化挙動の解析を実施し，加速試験における劣化の速度の測定結果との比較を進めることであった。長期間の貯蔵試験結果の解析を基にした劣化度評価試験の妥当性検討を進めることはできたが完了には至らず，次年度の継続課題となった。
一方で，これまでの等温貯蔵試験や加速試験での反応機構解析を基にして，主に金属系の物質との反応性における促進の因子についての知見を得て，安全な貯蔵に関する手法や燃焼触媒選定についての指針を得ることができ，研究成果を当該分野で国際的に定評のある論文誌や国際会議で発表数に至り，計画以上の結果が得られたと考える。
2023年度に計画していた検討をほぼ進めることができ，目標達成の見込みが得られた。研究成果についての論文誌や国内外の学会での発表も行うこともできた。したがって，本研究はおおむね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は，昨年度に続き，ADN系EILsについて，加速試験および実環境に近い条件での等温貯蔵試験における反応機構および速度の詳細解析を行い，加速試験における劣化の速度の測定結果との比較を進め，試験法や評価パラメータの最適化検討を実施する。実環境の種々の条件における貯蔵時間と劣化度の関係性を明らかにすることが目標である。また，これまでの研究で得た新組成や反応促進剤に関する成果も含めて国内外での外部発表を行う。
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