Combined effect of space environment on ejecta formation from polyimide CFRP in space debris impacts

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04072
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: Nishida Masahiro 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60282828)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田川 雅人 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (10216806)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 宇宙工学 / 環境 / 衝撃工学 / 材料力学

Outline of Final Research Achievements

Based on polyimide showing heat-resistant and anti-electron beam and anti- ultraviolet rays, anti-atomic oxygen coating polyimide carbon fiber reinforced plastics (CFRP) was proposed as space environment resistance materials. Hypervelocity impact behavior and fracture behavior, in particular ejecta, were examined when projectiles struck at hypervelocity. Anti-atomic oxygen coating is useful for decreasing ejecta. The effects of electron beam and atomic oxygen irradiation among space environment were examined and the combined effects and mechanism were clarified. Electron beam irradiation affected peeling off-area of surfaces and did not affect total amount of ejecta. Anti-atomic oxygen did not affect ejecta.

Free Research Field

材料力学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では，電子線照射後の原子状酸素の照射のような宇宙環境の複合効果によりイジェクタが大量に発生する危険性に注目した．宇宙ゴミを想定した超高速衝突による研究は多いが，宇宙ゴミ衝突のイジェクタ発生と宇宙環境，特に複合効果に言及した研究は見当たらない．宇宙環境に強い耐AOコーティング/ポリイミドCFRPを提案することにより，宇宙での使用範囲を広げることを目的とする．得られるデータは，宇宙環境における余寿命予測，設計指針となる．宇宙機における炭素繊維複合材料の使用は、今後ますます拡大していくことが予想され，宇宙での長期使用のための基礎的データになる．