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高性能低公害固体推進薬開発に向けた次世代高エネルギー物質の探索と特性解析

研究課題

研究課題/領域番号 13J03896
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 航空宇宙工学
研究機関横浜国立大学

研究代表者

松永 浩貴  横浜国立大学, 環境情報学府, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード高エネルギー物質 / ロケット推進薬 / アンモニウムジニトラミド / 化学安定性 / 熱分解機構 / イオン液体推進剤 / 固体ロケット推進薬
研究実績の概要

高性能低公害推進薬開発に向けてアンモニウムジニトラミド(ADN)系推進薬に着目し,ADN系推進薬の実用化とともに新規高エネルギー物質開発に資する知見を得ることを目的とした。本年度は下記について検討を行った。
【熱分解機構の詳細検討】量子化学計算によりADNの凝縮相,気相における安定構造を把握した。次に,昇温速度を変化,物質を添加した際の分解挙動について,熱分析と分光分析の複合システムにより熱挙動と分解生成物の同時測定を行い検討した。添加剤は,ADNの分解の主生成物である硝酸アンモニウム(AN)およびエネルギー物質の添加剤に広く用いられる酸化銅(II)とした。量子化学計算による反応経路計算も行い,実験結果と合わせて反応機構を推定した。昨年度の結果と合わせて,ADNの熱分解機構,特に凝縮相における初期反応に関する知見を得た。これはADNの安定性,燃焼特性把握に重要な知見である。
【混合特性の検討】本研究では,ADN(融点93℃)にメチルアミン硝酸塩(MMAN)(融点110℃)および尿素(融点135℃)を加えると共融により融点が降下し,室温で液体(イオン液体)となることを見出した。そこでこの共融混合物をイオン液体推進剤(ILPs)として宇宙機の姿勢制御用推進剤に適用可能であるかについて検討した。熱挙動-生成ガス分析および化学平衡計算の結果より,ADN系ILPs適用による推進剤の高性能化が示されたとともにその分解機構が把握できた。また,ADN単体と比較して長期安定性に優れ,室温で貯蔵可能であることが示された。ADN系共融混合物は新規液体推進剤として期待できることがわかった。
【ANの混合特性】昨年度に続き,ADNの分解主生成物であるANの安定性に及ぼす添加剤(特に無機物)の特性について知見を得た。
以上の結果は査読付国際誌3報に掲載済のほか,国際会議,国内学会で発表した(依頼公演を含む)。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (34件)

  • [雑誌論文] Thermal decomposition characteristics of mixtures of ammonium dinitramide and copper (II) oxide2015

    • 著者名/発表者名
      H. Matsunaga, Y. Izato, H. Habu, A. Miyake
    • 雑誌名

      Journal of Thermal Analysis and Calorimetry

      巻: online published 号: 1 ページ: 319-326

    • DOI

      10.1007/s10973-015-4645-6

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal analysis of ammonium nitrate and basic copper (II) nitrate mixtures2015

    • 著者名/発表者名
      K. Shiota, H. Matsunaga, A. Miyake
    • 雑誌名

      Journal of Thermal Analysis and Calorimetry

      巻: online published 号: 1 ページ: 281-286

    • DOI

      10.1007/s10973-015-4536-x

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高エネルギー物質を用いたイオン液体推進剤の研究2015

    • 著者名/発表者名
      松永浩貴,羽生宏人,三宅淳巳
    • 雑誌名

      宇宙航空研究開発機構研究開発報告

      巻: JAXA-RR-14-005 ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] アンモニウムジニトラミドの共融に及ぼす水素結合供与体の影響2015

    • 著者名/発表者名
      板倉正昂,松永浩貴,羽生宏人,三宅淳巳
    • 雑誌名

      宇宙航空研究開発機構研究開発報告

      巻: JAXA-RR-14-005 ページ: 11-18

    • NAID

      110009893620

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal decomposition of the high-performance oxidizer ammonium dinitramide under pressure2014

    • 著者名/発表者名
      H. Matsunaga, H. Habu, A. Miyake
    • 雑誌名

      Journal of Thermal Analysis and Calorimetry

      巻: 116 号: 3 ページ: 1227-1232

    • DOI

      10.1007/s10973-013-3626-x

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高性能酸化剤アンモニウムジニトラミドの凝縮相分解反応解析2014

    • 著者名/発表者名
      松永浩貴, 羽生宏人, 三宅淳巳
    • 雑誌名

      宇宙航空研究開発機構研究開発報告書

      巻: JAXA-RR-13-009 ページ: 13-22

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influences of aging on thermal decomposition mechanism of high performance oxidizer ammonium dinitramide2013

    • 著者名/発表者名
      H. Matsunaga, H. Habu, A. Miyake
    • 雑誌名

      Journal of Thermal Analysis and Calorimetry

      巻: 113 号: 3 ページ: 1187-1194

    • DOI

      10.1007/s10973-013-3186-0

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] アンモニウムジニトラミドの熱分解に及ぼす酸化銅(II)の影響2015

    • 著者名/発表者名
      松永浩貴,羽生宏人,三宅淳巳
    • 学会等名
      平成26年度宇宙輸送シンポジウム
    • 発表場所
      相模原
    • 年月日
      2015-01-15 – 2015-01-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] アンモニウムジニトラミド系高エネルギーイオン液体推進剤の化学安定性に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      松永浩貴,羽生宏人,三宅淳巳
    • 学会等名
      平成26年度宇宙輸送シンポジウム
    • 発表場所
      相模原
    • 年月日
      2015-01-15 – 2015-01-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 次世代ADN系イオン液体推進薬の開発に向けたADNの融点降下に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      板倉正昂,松永浩貴,羽生宏人,三宅淳巳
    • 学会等名
      平成26年度宇宙輸送シンポジウム
    • 発表場所
      相模原
    • 年月日
      2015-01-15 – 2015-01-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Condensed-phase thermal decomposition of ammonium dinitramide2014

    • 著者名/発表者名
      H. Matsunaga, H. Habu, A. Miyake
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Energetic Materials and their Applications
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Preparation and thermal decomposition behavior of ammonium dinitramide-based energetic ionic liquid propellant2014

    • 著者名/発表者名
      H. Matsunaga, H. Habu, A. Miyake
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Energetic Materials and their Applications
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Structural analysis of ammonium dinitramide based ionic liquids2014

    • 著者名/発表者名
      M. Itakura, H. Matsunaga, H. Habu, A. Miyake
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Energetic Materials and their Applications
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Factor influencing solid solution formation of phase stabilized ammonium nitrate by comparison with rubidium nitrate2014

    • 著者名/発表者名
      K. Shiota, H. Matsunaga, A. Miyake
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Energetic Materials and their Applications
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高エネルギー物質を含むイオン液体の宇宙推進への応用2014

    • 著者名/発表者名
      羽生宏人,松永浩貴,伊里友一朗,野副克彦,三宅淳巳
    • 学会等名
      第5回イオン液体討論会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-10-28 – 2014-10-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 宇宙機用アンモニウムジニトラミド系イオン液体推進剤のエネルギー発生特性2014

    • 著者名/発表者名
      松永浩貴,板倉正昂,塩田謙人,伊里友一朗,羽生宏人,三宅淳巳
    • 学会等名
      第5回イオン液体討論会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-10-28 – 2014-10-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 固体ロケット向け酸化剤アンモニウムジニトラミドの加圧下熱分解生成ガス解析2014

    • 著者名/発表者名
      松永浩貴,羽生宏人,三宅淳巳
    • 学会等名
      第50回記念熱測定討論会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2014-09-28 – 2014-09-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 示差走査熱量計-ラマン分光分析複合測定による硝酸アンモニウムの固相間相転移の観測2014

    • 著者名/発表者名
      塩田謙人,松永浩貴,三宅淳巳
    • 学会等名
      第50回記念熱測定討論会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2014-09-28 – 2014-09-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Gas generation behavior during thermal decomposition of high performance oxidizer ammonium dinitramide2014

    • 著者名/発表者名
      H. Matsunaga, H. Habu, A. Miyake
    • 学会等名
      The 15th IUMRS-International Conference in Asia
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Thermal decomposition characteristics of ammonium dinitramide and copper (II) oxide mixture2014

    • 著者名/発表者名
      H. Matsunaga, Y. Izato, H. Habu, A. Miyake
    • 学会等名
      The 11th European Symposium on Thermal Analysis and Calorimetry
    • 発表場所
      Espoo, Finland
    • 年月日
      2014-08-17 – 2014-08-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Thermal analysis of ammonium nitrate and basic copper (II) nitrate mixtures2014

    • 著者名/発表者名
      K. Shiota, H. Matsunaga, A. Miyake
    • 学会等名
      The 11th European Symposium on Thermal Analysis and Calorimetry
    • 発表場所
      Espoo, Finland
    • 年月日
      2014-08-17 – 2014-08-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] イオン液体試製に係る物性研究2014

    • 著者名/発表者名
      松永浩貴,羽生宏人,三宅淳巳
    • 学会等名
      安全工学シンポジウム2014
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-07-10 – 2014-07-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] アンモニウムジニトラミドの熱分解ガス生成挙動2014

    • 著者名/発表者名
      松永浩貴,羽生宏人,三宅淳巳
    • 学会等名
      火薬学会2014年度年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 高エネルギーイオン液体推進薬に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      松永浩貴,羽生宏人,三宅淳巳
    • 学会等名
      火薬学会2014年度年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] アンモニウムジニトラミドの共融に水素結合供与体が与える影響2014

    • 著者名/発表者名
      板倉正昂,松永浩貴,羽生宏人,三宅淳巳
    • 学会等名
      火薬学会2014年度年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 硝酸アンモニウムの固相間相転移に及ぼす金属硝酸塩の影響2014

    • 著者名/発表者名
      塩田謙人,松永浩貴,三宅淳巳
    • 学会等名
      火薬学会2014年度年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] アンモニウムジニトラミド/アセトアミド系イオン液体の合成と熱安定性評価2014

    • 著者名/発表者名
      塩田謙人,伊里友一朗,板倉正昂,松永浩貴,羽生宏人,三宅淳巳
    • 学会等名
      火薬学会2014年度年会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-05-22 – 2014-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Thermal decomposition mechanism of ammonium dinitramide under high pressure using product analysis2014

    • 著者名/発表者名
      H. Matsunaga, H. Habu, A. Miyake
    • 学会等名
      New Energetics Workshop
    • 発表場所
      Stockholm, Sweden
    • 年月日
      2014-05-14 – 2014-05-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 固体ロケット向け高性能酸化剤アンモニウムジニトラミドの研究2014

    • 著者名/発表者名
      松永浩貴, 羽生宏人, 三宅淳巳
    • 学会等名
      第57回宇宙科学技術連合講演会
    • 発表場所
      米子コンベンションセンター(鳥取県米子市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 固体ロケット向け高性能酸化剤アンモニウムジニトラミドの熱分解に及ぼす加圧の影響2014

    • 著者名/発表者名
      松永浩貴, 羽生宏人, 三宅淳巳
    • 学会等名
      平成25年度宇宙輸送シンポジウム
    • 発表場所
      宇宙航空研究開発機構相模原キャンパス(神奈川県相模原市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of Thermal decomposition behaviour of high-energy solid propel lant oxidizer ammonium dinitramide2013

    • 著者名/発表者名
      H. Matsunaga, H. Habu, A. Miyake
    • 学会等名
      29th International Symposium on Space Technolo gy and Science
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Thermal decomposition of high performance oxidizer ammonium dinitramide under pressurized condition2013

    • 著者名/発表者名
      H. Matsunaga, H. Habu, A. Miyake
    • 学会等名
      41st Annual Conference of the North American Thermal Analysis Society
    • 発表場所
      Bowling Green, Kentucky, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Thermal decomposition characteristics of high performance solid oxidizer ammonium dinitramide2013

    • 著者名/発表者名
      H. Matsunaga, H. Habu, A. Miyake
    • 学会等名
      9th High Energy Materials
    • 発表場所
      宇宙航空研究開発機構相模原キャンパス(神奈川県相模原市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Effects of ionic radius on solid solution formation of phase stabilized ammonium nitrate2013

    • 著者名/発表者名
      K. Shiota, H. Matsunaga, M. Kumasaki, A. Miyake
    • 学会等名
      9th High Energy Materials
    • 発表場所
      宇宙航空研究開発機構相模原キャンパス(神奈川県相模原市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Thermal decomposition mechanism in condensed phase of high performance oxidizer for rocket propellant ammonium dinitramide using combined analysis2013

    • 著者名/発表者名
      H. Matsunaga, H. Habu, A. Miyake
    • 学会等名
      The Fifth International Symposium on the New Frontiers of Thermal Studies of Materials
    • 発表場所
      横浜情報文化センター(神奈川県横浜市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Hazard analysis of ammonium nitrate and Basic copper (II) nitrate compositions2013

    • 著者名/発表者名
      K. Shiota, H. Matsunaga, M. Kumasaki, A. Miyake
    • 学会等名
      The Fifth International Symposium on the New Frontiers of Thermal Studies of Materials
    • 発表場所
      横浜情報文化センター(神奈川県横浜市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 加圧条件におけるアンモニウムジニトラミドの熱分解挙動2013

    • 著者名/発表者名
      松永浩貴, 藤里公司, 羽生宏人, 三宅淳巳
    • 学会等名
      火薬学会2013年度年会
    • 発表場所
      慶応大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 硝酸アンモニウムの固相間相転移に及ぼす固溶体形成の影響2013

    • 著者名/発表者名
      塩田謙人, 松永浩貴, 熊崎美枝子, 三宅淳巳
    • 学会等名
      火薬学会2013年度年会
    • 発表場所
      慶応大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 高性能酸化剤AND の寿命予測2013

    • 著者名/発表者名
      松永浩貴, 羽生宏人, 三宅淳巳
    • 学会等名
      安全工学シンポジウム2013
    • 発表場所
      日本学術会議(東京都港区)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] アンモニウムジニトラミドの加圧下熱分解生成物2013

    • 著者名/発表者名
      松永浩貴, 羽生宏人, 三宅淳巳
    • 学会等名
      火薬学会2013年度秋季年会講演会
    • 発表場所
      海峡メッセ(山口県下関市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 硝酸アンモニウムの相転移に及ぼすトリアゾール誘導体の影響2013

    • 著者名/発表者名
      塩田 謙人, 松永 浩貴, 三宅 淳巳
    • 学会等名
      火薬学会2013年度秋季年会講演会
    • 発表場所
      海峡メッセ(山口県下関市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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