| 研究課題/領域番号 |
21K04494
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 |
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研究代表者 |
行松 和輝 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 (30867966)
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| 研究分担者 |
横山 創一 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (40811211)
後藤 亜希 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 (90794074)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 原子状酸素 / かご型シルセスキオキサン / フルオロアルキルPOSS / シルセスキオキサン材料 / 耐原子状酸素性材料 / シルセスキオキサン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、耐原子状酸素 (AO) 性をもつ新規材料の開拓を目指し、シルセスキオキサン(POSS) 材料の分子設計最適化を目的とする。熱制御材料などの高分子材料は、地球周回低軌道に存在するAOにより浸食されるため、防護手段として耐AO性コーティングが検討され、POSS材料はその一候補である。POSS材料とAOの相互作用について、POSS骨格の反応量への影響は報告があるものの、様々な分子を側鎖として修飾可能な有機ユニットの影響については議論が進んでいない。本研究では、有機ユニットの化学構造とAOとの反応量の相関を取得する。また、ポリイミド材料に塗布可能なPOSS材料の分子設計にも挑戦する。
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| 研究成果の概要 |
地球低軌道に存在する原子状酸素 (AO)は、相対速度が約8 km/sで宇宙機を構成する高分子材料に衝突し、表面を浸食し機能を劣化させる。本研究では、耐AO性コーティング材としてかご型シルセスキオキサン (POSS)に着目し、その有機ユニットの化学構造が耐AO性に与える影響の解明を目的とした。フッ素系樹脂が低浸食率であることに着想を得て、フルオロアルキル修飾POSS薄膜を作製したところ、同程度の鎖長をもつアルキル修飾POSSほどの耐AO性をもたなかった。耐AO性の向上には、POSSの化学組成に加え、POSSや形成シリカの化学構造を考慮した有機ユニットの最適化が必要とわかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、耐AO性の高いフッ素系高分子を参考に、フルオロアルキルPOSSを合成し、AOとの反応量を評価したが、予想に反してフルオロアルキルPOSSの耐AO性が低かった。これは、有機無機ハイブリッド材料であるPOSSの耐AO性が、有機ユニットの耐AO性のみでは決定されないことを示しており、有機ユニットの適切な設計の重要性が明らかになった。これらの知見は、原子状酸素密度の大きい低地球軌道や超低地球軌道の宇宙機のための耐AO性材料設計への貢献が期待できる。
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