マイクロサテライトにおけるトライボロジー技術と宇宙環境からの影響評価に関する研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10555335
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 田川 雅人 大阪大学, 大学院・工学研究科, 講師 (10216806)
• 研究分担者: 太田 斉 三菱電機, 先端技術総合研究所, 主幹(研究職) ; 大前 伸夫 神戸大学, 工学部, 教授 (60029345) ; 志村 考功 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90252600)
• キーワード: 原子状酸素 / 二硫化モリブデン / 宇宙環境 / 酸化 / トライボロジー / 固体潤滑剤 / 摩擦 / 表面反応

研究概要

宇宙開発におけるトレンドであるマイクロサテライトに与える5eV原子状酸素照射の影響を評価するために、本研究では原子間力顕微鏡を用いた実験的研究を提案している。当初の予定では原子間力顕微鏡の試作を行う予定であったが、同等以上の機能を有する既製品を使用できる環境が整ったため、同装置の試作の代わりにマクロな測定が可能な摩擦試験器による研究を新たに行った。研究1年目である平成10年度には、マクロな摩擦試験器による研究を行った。単結晶の二硫化モリブデンを用いた実験の結果、原子状酸素を照射することによっても摩擦特性の大きな変化は見られず、二硫化モリブデン(0001)面では原子状酸素の反応性が小さいことが明らかになった。しかしながら、X線光電子分光による分析結果からは、表面酸素濃度の増大と酸化モリブデンの存在が確認され、表面酸化自身は徐々に進行していることが明らかになった。それに対して、二硫化モリブデンのスパッタ膜を試料とした実験からは、同程度の原子状酸素の照射によっても大幅な表面酸素濃度の増大が認められ、ほぼ表面が酸化物に覆われていることが示された。また、この場合には原子状酸素の照射により初期摩擦力の明らかな増加が観察され、さらにその増加は原子状酸素照射量に比例して増加してゆくことが明らかになった。1x10^<18>atoms/cm^2の原子状酸素を照射した後には、初期摩擦力は定常状態における摩擦力の6倍の値を示し、原子状酸素照射の影響が極めて大きいことがわかった。また、表面から脱離してくる反応生成物としては質量数48のSOが主たる表面反応生成物であることが確認された。次年度以降は荷重が小さい状態での実験や他の製法のスパッタ膜を使用した実験を行い、本年度の結果と比較検討を行う予定である。

研究成果

• [文献書誌] Kinoshita H.et al.: "“Atomic oxygen effect on spacetribology for LEO satellite"" Proceedings of the 21st International Symposium on Space Technology and Science. (Paper No.98-b-29). (1998)
• [文献書誌] Kinoshita H.et al.: "“A fast Atomic Oxygen Beam Facility with In-situ Testing/analysis Capabilities"" Review of Scientific Instruments. Vol.69,No.6. 2273-2277 (1998)
• [文献書誌] Kinoshita H.et al.: "“Surface reaction of a low flux atomic oxygen beam with a spin-coated polyimide film Translational energy dependence on the reaction efficiency"" Transactions of the Japan Society for Aeronautics and Space Sciences. Vol.41,No.132. 94-99 (1998)
• [文献書誌] Tagawa M.et al.: "“Formation of thin oxide films on room-temperature silicon(100)by exposure to a neutral beam of hyperthermal atomic and molecular oxygen"" Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37,No.12. L1455-L1457 (1998)
• [文献書誌] Tagawa M.et al.: "“Oxidation of Room Temperature Silicon(001) Surfaces in a Hyperthermal Aomic Oxygen Beam"" Proceedings of the 7th International Symposium on Materials in a Space Environment,ESA-SP399. 225-229 (1997)
• [文献書誌] Kinoshita H.et al.: "“Hyperthermal Atomic Oxygen Interaction with Highly Oriented Pyrolytic Graphite Studied by Scanning Tunneling Microscopy"" Proceedings of the 7th International Symposium on Materials in a Space Environment,ESA-SP399. 211-216 (1997)