2007 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ破壊確機能を具備したセラミックスバンパーの開発
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19360381
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
近藤 建一 Tokyo Institute of Technology, 応用セラミックス研究所, 教授 (50111670)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿藤 敏行 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 准教授 (40241567)
川合 伸明 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 研究員 (60431988)
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| Keywords | 宇宙インフラ / 航空宇宙工学 / セラミックス / ナノ材料 / 壊れ方機能 |
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| Research Abstract |
本研究では、宇宙インフラストラクチャ用高比強度高剛性構造材料とその複合システムの耐スペースデブリ・微小メテオシールド性能を高めるために、衝撃弾性限界応力が高く、しかも密度がアルミニウムよりわずかに高い程度の軽量さを有する良質のムライトセラミックスをwhippleバンパー材料として実用に供することを目標としている。そのため、宇宙空間での実際的使用環境に近い秒速9kmまでの衝突速度で、氷を模擬したポリカーボネート飛翔体及びサボつきアルミニウム板飛翔体を各種のバンパー材料に衝突させ、ムライトセラミックスが有する「ナノ破壊機能」が宇宙船バンパー材料として有効かどうかの比較実験を行った。まず、2mmから8mm厚さのSS400軟鋼板と同厚さのムライトセラミックス板に秒速4km、6km、8kmの速度で衝突させ、20mm後方に置いた軟鋼ブロックを検証板として二次ダメージを比較検討した。SS400バンパーの場合には、8mm厚でも大きな衝突痕が見られるのに対し、ムライトバンパーでは小さな埃様の付着状態であり、劇的に様子が異なることが分かった。その状況を定量的に比較するため、自作のデプスメーターでスキャンした。二次ダメージ最大深さ値については2mm、4mm厚でムライトバンパーの優位性が見られ、秒速8kmでは顕著な差となったが、8mm厚では材料依存性が小さかった。一方、バンパーの破片痕が顕著となる周辺部分でも、傷の深さはムライトの場合には圧倒的に小さく、バンパー破片が小さいために二次ダメージ軽減効果の大きいことが明らかになった。
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