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無単位構造である多孔質炭素により実現する次世代熱防御材料の創成

研究課題

研究課題/領域番号 23K26001
補助金の研究課題番号 23H01306 (2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2023)
応募区分一般
審査区分 小区分18010:材料力学および機械材料関連
研究機関東京理科大学

研究代表者

向後 保雄  東京理科大学, 先進工学部マテリアル創成工学科, 教授 (60249935)

研究分担者 新井 優太郎  東京理科大学, 先進工学部マテリアル創成工学科, 講師 (70844439)
研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)
2026年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2025年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2024年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2023年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
キーワード多孔質材料 / アブレータ / 有限要素解析 / X線CT / 多孔質炭素材料 / トモグラフィー / 有限要素法解析 / 構造と力学特性
研究開始時の研究の概要

単位構造を持たない多孔質炭素の力学特性と構造の関係を解明し、10000℃に達する大気圏再突入機を保護する断熱材料を実現することを目的に行う。はじめに、「高い気孔率(60~70%)と力学特性を両立」した多孔質炭素材料(以下、カーボンモノリス)の構造制御手法を確立する。ついで、単位構造を持たないカーボンモノリスの力学特性発現メカニズムを、実構造を反映したモデルの有限要素解析から力学特性と気孔率を両立するための重要因子を抽出し、材料設計の指針を得る。冷却効果を最大限発揮できる樹脂をカーボンモノリスに含浸し、従来のアブレータと比較して強度を50%向上、損耗量を50%削減した熱防御性能を実現する。

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公開日: 2023-04-18   更新日: 2024-08-08  

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