Development of novel high-performance fire suppressants via synthetic chemistry and fire-safety engineering approaches
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22K04614
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 25020:Safety engineering-related
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
小柴 佑介 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 技術専門職員 (60419273)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 消火剤 / 火災 / 合成化学 / トリフルオロメチル基 / 複核化 / DOPO / 使用元素のユビキタス化 / 火災安全工学 / 消火 / 燃焼抑制 / 減災 |
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| Outline of Research at the Start |
住宅火災の死者数の約７割が高齢者であり，いずれ起こる南海トラフ地震での火災死者数は，最大２万人強と推定されている．また，市販粉末消火剤の有効成分はリン酸塩であるが，原料のリン鉱石には様々な資源的リスクがある．従って，リン鉱石を産出できず，地震火災リスクが大きく超高齢社会である我が国にとって，リンに頼らない高性能消火剤が希求されている．本研究では，主としてフェロセン骨格を有する様々な新規化合物を合成し，その燃焼抑制効果の評価および抑制機序の解明を行う．火災安全工学および合成化学を融合させることで，最終的に高性能化および使用元素のユビキタス化を志向した次世代消火剤の提案を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，主としてフェロセン骨格 (Fec) を有する様々な新規化合物を合成し，その燃焼抑制効果の評価およびその抑制機序の解明を行うことを最終目的とした．本研究では，次の 4 つのサブテーマを設定した (サブテーマ 1：短鎖パーフルオロアルキル基を有する新規 Fec 化合物の合成と燃焼抑制効果，サブテーマ 2：新規二核 Fec 錯体の合成と燃焼抑制効果，サブテーマ 3：DOPO 基 (9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide) を有する新規 Fec 化合物の合成と燃焼抑制効果，サブテーマ 4： B 火災に対する酢酸カルシウムの抑制効果)．
初年度である令和 4 (2022) 年度においては，次の研究結果を得た．サブテーマ 1 では，3 つの合成ルートを探索し，最終的には Amii Trifluoromethylation 反応等を用いて Fec-CF3 を合成できた．また，TG-MS 分析を行うことで，ラジカル再結合反応において鍵となる鉄種を低温域で容易に放出できるという興味深い特性も明らかにした．サブテーマ 2 では，二核錯体である dppfMX2 (M = Zn；X = Cl, Br, I) の合成に成功し，高い燃焼抑制効果を発現することを見いだした．サブテーマ 3 では， Pudovik 反応 により Fec-DOPO を合成し，カップバーナー法を用いてその燃焼抑制効果を評価した．サブテーマ 4 では，酢酸カルシウムの微細粉末の消火性能をカップバーナー法により評価した．その結果，消火性能はその高い不活性ガス発生能に起因していることを解明できた．
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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
初年度において，実績の概要欄で述べた通りの基礎的知見を得ることができた．サブテーマ 2 に関しては得られた知見を学会で発表できた．サブテーマ 4 に関しては，学会で結果を発表するとともに，まとめた結果を学術誌に投稿することができた．以上のことから，当初の計画通りに研究を概ね進捗できたと言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度 (令和 5 年度) においては，当初の予定通り，サブテーマ 1 では合成した Fec-CF3 の燃焼抑制効果の評価，サブテーマ 2 では M = Zn 以外の新規二核錯体の合成および燃焼抑制効果の評価を実施する予定である．また，得られた知見をまとめ，学会発表や論文投稿を引き続き行っていく予定である．
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
