| 研究課題/領域番号 |
22K20418
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
田中 聖也 同志社大学, 研究開発推進機構, 助教 (40962048)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 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 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 月資源利用 / レーザーアブレーション / 金属製錬 / プラズマ / 宇宙資源利用 / レゴリス / 合金 / 月 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
レーザー加熱を利用した月資源含有アルミナからのアルミニウム/酸素生成が研究されて
いるが, 生成アルミニウム/酸素原子の再結合によりアルミニウム回収率が低い. 本研究ではアルミニウム回収率向上を目的に, 溶融金属への生成アルミニウム/酸素原子吹込み回収を提案する. アルミニウム原子を金属中に溶解させることでアルミニウム/酸素原子の再結合を防止し, 安定的にアルミニウムを回収するという手法である. 本研究では提案手法におけるAl-O系気体吹込みによるアルミニウム原子の溶融金属への溶解現象解明およびAl含有溶融金属からのAl析出現象解明を通して, アルミニウム回収手法の確立を目指す.
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| 研究成果の概要 |
アルミナ焼結体にてレーザーアブレーションを引き起こしアルミニウム原子を生成し、それを溶融金属中に溶かし込むことで、アルミニウムの再酸化を防止しアルミニウムを安定的に回収する実験を行った。光学系を新規に構築し、プルーム温度をモニタリングしながら100W級のレーザーでアブレーションを引き起こすことに成功した。アブレーションプルーム下流部にコイルヒーターで溶かした溶融Cuを設置することで、溶融Cuにプルームを衝突させた。冷却後にCuサンプルをXRD分析にて解析したところ、CuAl系の金属混合物や複合酸化物が確認され、アルミニウム再参加の防止に一部成功したことが確認された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本アルミニウム製錬手法は従来手法にて消費していたカーボンを消費しないものである。よって消耗品ゼロである本手法は月面などの宇宙環境下においても利用可能であり、月資源からの金属・酸素生成の実現に寄与する。対し本研究は、生成したアルミニウムの安定的回収に資するものであり、将来の宇宙開発への貢献が期待される。また溶融金属中での金属酸素原子の挙動解明は材料科学分野への理学的貢献も果たす。
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