宇宙線環境場における有機材料の劣化に関する研究-原子状酸素と電子線のシナジー-

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560686
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 横田 久美子 神戸大学, 工学部, 教務職員(教育職) (20252794)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田川 雅人 神戸大学, 工学部・機械工学科, 助教授 (10216806)
• Keywords: 宇宙環境 / 低地球軌道 / 原子状酸素 / 電子線 / 温度 / エロージョン / ポリイミド / 複合環境

Research Abstract

本研究は平成13年度日本学術振興会科学研究費のご支援により研究を行ってきた"LEOにおける原子状酸素/紫外線の相対強度がシナジーにおよぼす影響"の内容をさらに発展させ、紫外線以外の複合宇宙環境要因である電子線チャージアップおよび熱についても、(1)個々の宇宙環境要因による各種高分子材料の表面/バルク特性の変化をin-situ測定する、(2)宇宙環境要因のシナジェティックス効果が材料のエロージョンレートにおよぼす影響を定量的に評価する、(3)複合宇宙環境下における特異な材料表面反応における反応メカニズムを解明する、の3点について研究を発展させようとするものである。平成15年度には宇宙環境下における原子状酸素誘起劣化の温度依存性について、レーザーデトネーション原子ビーム発生装置を用いた地上実験を水晶振動子マイクロバランス(QCM)上にスピンコートしたポリイミド、ポリエチレン薄膜を試料として行った。その結果、-20℃〜+120℃までの温度範囲では原子状酸素ビームの運動エネルギーが5eVの場合にはガス化反応の活性化エネルギーは10^<-4>eVと極めて小さいが、運動エネルギーが1eVになると10^<-2>eVと約2桁大きくなり、ガス化反応の温度依存性は原子状酸素ビームの運動エネルギーに大きく依存していることが実験的に示された。また、本年度はポリイミド表面の帯電あるいは電子線照射が原子状酸素誘起劣化に及ぼす影響を明らかにするための実験装置の改造(QCMの絶縁、電子線照射装置の改造、ターボ分子ポンプの購入)も並行して行い、次年度に行う予定の電子線照射実験に向けての準備を整えた。

Research Products

• [Publications] Tagawa, M.: "Synergistic study on atomic oxygen-induced erosion of polyethylene with 172 nm vacuum ultraviolet"Journal of Spacecraft and Rockets. 41-2(in press). (2004)
• [Publications] Tagawa, M.: "Wear-life of the molybdenum disulfide sputtered film under hayperthermal atomic oxygen bombardment : in-situ wear-life evaluations"Proceedings of the 10th European Space Mechanism and Tribology Conference. ESA SP-524. 311-314 (2003)
• [Publications] Yokota, K.: "A quantitative study in synergistic effects of atomic oxygen and ultraviolet regarding polymer erosion in LEO space environment"Proceedings of the 9th International Symposium on Materials in a Space. ESA SP-540. 265-272 (2003)
• [Publications] Tagawa M.: "Application of quartz crystal microbalance for polymer degradation studies regarding atomic oxygen activities in low earth orbit"Proceedings of the 9th International Symposium on Materials in a Space. ESA SP-540. 247-252 (2003)
• [Publications] Yokota K.: "Temperature dependence in erosion rates of polyimide under hyperthermal atomic oxygen exposures"Journal of Spacecraft and Rockets. Vol.40,No.1. 143-144 (2003)
• [Publications] Tagawa M.: "Polyimide erosion in low earth orbit space environment"Journal of Adhesion Science and Technology. (in press). (2004)
• [Publications] Tagawa M.: "Polyimides and Other High Temperature Polymers : Synthesis, Characterization and Applications"VSP. 532 (2003)