2020 Fiscal Year Research-status Report
宇宙環境での利用機器保全のための汚染物質低減化技術
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19K20480
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
山中 理代 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (20573819)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 汚染物質低減・除去 / シロキサン発生抑制 / 宇宙環境利用 / シリコーン系接着剤 / 微小スペースデブリ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙機打上げ時の振動や衝撃にも強靭な耐性を有し、過酷な熱環境や真空環境下でもシロキサン系化合物に対する吸着性能を発揮できる吸着材料の開発を目指して本研究に取り組み、これまで主に最適吸着材料の選定に向けた研究を推進してきた。
本研究実施初年度では、吸着性能に優れた吸着材料の候補としてゼオライト系2種類と活性炭系1種類から23種類の吸着材料候補を製作し、ゼオライト系基材の吸着材料候補11種類について最適な吸着材料選定に必須な吸着材料の吸着性能評価に資するために、高精度ガス吸着装置を用いた比表面積測定や細孔分布測定を完了し解析を進めた。
今期は、＜吸着性能に優れた吸着材料候補の製作＞と＜吸着材料の吸着性能評価と新規汚染管理手法の構築＞及び＜選定吸着材料の汚染防止効果の明確化＞の3課題の研究に取り組んだ。課題＜吸着性能に優れた吸着材料候補の製作＞では、吸着特性評価の結果から絞り込んだ吸着材料候補について、再現性確認用の吸着材料を製作し、初年度に実施した手法に則り、課題＜吸着材料の吸着性能評価と新規汚染管理手法の構築＞に取り組んだ。吸着材料候補の中から最適な吸着材料を選定する際に必要な吸着材料の吸着性能評価として高精度ガス吸着装置を用いた測定を進め、吸着材料候補として製作した23種類の吸着材料候補の19種類について、比表面積測定及び細孔分布測定とその解析を完了した。残りの吸着材料候補4種類の評価については、外出自粛や分析装置の不具合に伴い測定実施に遅延が生じ、十分な解析は終了していないが、早急に解析を完了させ体系的な評価を進める。
課題＜選定吸着材料の汚染防止効果の明確化＞では、シロキサン系化合物に対する吸着材料候補の脱着特性評価を実施し、製作した吸着材料の内複数の吸着材料において200度以上の高温まで室温で吸着させたシロキサン系化合物を保持し続ける吸着性能を見出した。
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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
当初の研究計画で設定したI～III期にわたって取り組む全6課題の克服を通して遂行を目指している本研究の現状は、外出自粛や分析装置の不具合による遅延が一部あるものの、宇宙機打上げ時の振動や衝撃にも強靭な耐性を有し宇宙環境においてもシロキサン系化合物等に対する吸着性能を十分発揮する新規な吸着材料の開発を着実に進めている。
課題＜吸着性能に優れた吸着材料候補の製作＞については、吸着材料候補として23種類の吸着材料候補の製作とともに、再現性確認用の吸着材料の製作も完了し、予定通りに進んでいる。
課題＜吸着材料の吸着性能評価と新規汚染管理手法の構築＞において、最適な吸着材料選定に必須な吸着材料の吸着性能評価に資するため、製作した23種類の吸着材料候補の内の19種類の吸着材料候補の高精度ガス吸着装置を用いた比表面積測定や細孔分布測定及び解析を完了した。解析が済んでいない4種類の吸着材料候補についても早急に評価・解析を実施し最適な吸着材料の選定を体系的に明確化する。課題＜選定吸着材料の汚染防止効果の明確化＞においては、初年度（第I期）に特定明確化したシロキサン系化合物に対する吸着材料候補の脱着特性評価を実施し、複数の吸着材料候補において高温までシロキサン系化合物を保持し続ける特性を見出した。
【第Ⅲ期】（令和3年度）に取り組む計画の課題＜宇宙機での使用に向けた選定吸着材料の耐性向上と新規汚染管理手法の提案＞に向け、引き続き研究開発を推進し本研究の遂行を目指す。
外出自粛や分析装置の不具合に伴い、研究遂行上の過程で支障が生じている部分があるものの、全体での大きな遅延はなく予定通りに研究を進めることができている。現在までの進捗状況の区分は、「（2）研究はおおむね順調に進展している。」である。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで、吸着性能に優れた吸着材料の候補としてゼオライト系2種類と活性炭系1種類を選定し、23種類の吸着材料候補を製作した。更に、製作した吸着材料候補19種類について吸着材料の吸着性能評価及び、特定明確化したシロキサン系化合物に対する吸着材料候補の脱着特性評価を実施した。
令和3年度は、最終年度【第Ⅲ期】としての課題＜宇宙機での使用に向けた選定吸着材料の耐性向上と新規汚染管理手法の提案＞を推進し、アウトガス測定試験装置等を使い、汚染防止効果を明らかにした吸着材料に宇宙機搭載時や極限環境での耐性向上を視野にフレキシブル性を付与し、その汚染防止効果及び機械的耐性を評価検討する。
以上の研究開発の遂行により、成果として得られる吸着材料の性能を明確にし、今後の宇宙実証実験や産業界の課題打開手法として応用可能な新規汚染管理手法を提案し技術的確立に繋げることができ、本研究の当初目標を達成する。
昨年来、様々な分野で積極的に取り組んでいる“通気性の良い機能性薄膜・繊維”に関する研究開発は、本研究遂行の骨格として重要なフレキシブル性付与の最適な高性能吸着材料の達成上、今後の本研究遂行及び成果の展開に大きな可能性を与えると考えられる。繊維状の吸着材料の膜でアウトガスの発生源を覆うような過酷な宇宙環境に耐える「繊維状の膜」を創出できれば、破損による粒子化の心配も不要で、宇宙機に悪影響を与えるアウトガスのみを吸着する有効な汚染物質低減化技術となると考える。これまでのシロキサン系化合物に対し最適と考えられる吸着材料に「繊維状の膜」及び「吸着性能維持機能」という機能付与を研究視野に加え、研究成果を最大化させることに繋がると考える。
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| Causes of Carryover |
本年度は、渡航及び外出自粛に伴う参加予定会議の開催中止やオンライン開催及び東京工業大学先導原子力研究所等への出張抑制により、旅費費目とその他費目の当初配分の内の一部が未使用となり、残額が生じた。次年度、本研究の更なる成果創出に有益な場と考えられる学会への参加や、東京工業大学先導原子力研究所等での本研究の実験実施加速のため、次年度使用となった助成金を活用する計画である。
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