新世代ロケット燃料を目指す金属ナノ粒子の作成法とその特性

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15656218
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 永山 邦仁 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (20040446)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久保田 士郎 九州大学, 産総研爆発安全研究センター, 研究員 (00294893) ; 西山 貴史 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (80363381)
• Keywords: パルスレーザー / アブレーション / ナノパーディクル / 高エネルギー物質 / 推進薬 / 衝撃波

Research Abstract

多くの物質をナノサイズ化することにより、極めて感度の高い火薬として振る舞うことが考えられる。ナノサイズの粒子はその表面積が異常に大きいため、化学反応に関する感度は非常に高くなる。現有の真空容器および購入した真空容器内で数種類の金属ターゲットについて、アルゴン雰囲気中でのアブレーションによりナノ微粒子を生成させる実験を行っている。
レーザーアブレーション用のレーザーに加えて、連続発振あるいは間欠発振のパルスレーザーを用いることにより、生成するナノ粒子径を制御できることを見いだしており、アルゴンガス圧力を変化させて、いくつかのターゲット金属について試験を行っている。ターゲット材料としては、特に大きな期待を持たれているアルミニウムについて詳細な実験を行ってきた。作成したナノサイズ粒子は、主としてTEMによる観察で同定している。
標的試料を高純度のアルミニウムとし、かつ高真空に引いた後、アルゴンガスを導入して、その圧力を変化させて試験してきた。作成される粒子サイズは雰囲気ガス圧力を高くすると大きくなる。現在実質的に1気圧のアルゴンガスにより、数十nm〜百nmサイズの粒子が得られるようになった。実験を継続しているうちに、粒子サイズはターゲット基盤間距離に依存していることがわかってきた。アブレーションプルームによるダメージを受けない限りは、基盤位置をターゲットに近づけた方が大きな粒子が得られることがわかった。