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2022 年度 実績報告書

宇宙ゴミ衝突時のポリイミドCFRPからのイジェクタ発生に与える宇宙環境の複合効果

研究課題

研究課題/領域番号 19K04072
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

西田 政弘  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60282828)

研究分担者 田川 雅人  神戸大学, 工学研究科, 准教授 (10216806)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード宇宙工学 / 環境 / 衝撃工学 / 材料力学
研究実績の概要

電子線,紫外線に強く,耐熱性があるポリイミドを用いたポリイミド樹脂/炭素繊維強化複合材の表面に,耐原子状酸素コーティング(シルセスキオキサン誘導体)を施した材料を宇宙環境に強い材料として提案し,宇宙ゴミを模擬した飛翔体を超高速衝突させ,破壊挙動およびイジェクタ(噴出物)の発生を詳しく調べた.宇宙環境のうち,電子線および原子状酸素に注目し,その複合効果およびメカニズムを明らかにした.
研究期間の1年目は,耐原子状酸素コーティングを施したポリイミド樹脂/炭素繊維強化複合材を作製し,宇宙ゴミを模擬した飛翔体の超高速衝突実験を行い,破壊挙動,主に,貫通孔周りの様子,イジェクタ(噴出物)の発生状況を明らかにした.コーティング厚さ5 μm,20 μmの試験片を作製し,コーティングの影響を調べた.耐原子状酸素コーティングを施したポリイミド樹脂/炭素繊維強化複合材に電子線および原子状酸素を照射し,その試験片を用いた超高速衝突実験を行うことで,貫通孔周りの様子,イジェクタ(噴出物)のサイズ分布を調べた.2年目は,コロナ禍で行動制限の中,コーティング厚さが異なる多種の試験片を作製し,コーティング厚さの影響を詳細に調べた.エポキシ樹脂/炭素繊維強化複合材でもコーティングは有効であることがわかった.
3年目もコロナ禍の中,前年度の結果から適切なコーティング厚さの試験片を用いて電子線照射のみの影響を調べたところ,照射していない試験片に比べて,イジェクタがわずかに短く,個数も少ない場合があることがわかった.宇宙環境により状況が悪化する結果は得られなかった.4年目の2022年度は電子線および原子状酸素の照射量を変化させ,その影響を調べたが,コーティングすることによりイジェクタ発生を抑えられることがわかった.その原因としては,電子線により,樹脂の伸びが低下しているのみであることがわかった.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] カルロス三世大学(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      カルロス三世大学
  • [国際共同研究] マニパル工科大学(インド)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      マニパル工科大学
  • [学会発表] 耐原子状酸素コーティングによるポリイミド CFRPからのイジェクタ低減(原子状酸素照射および電子線照射の影響)2023

    • 著者名/発表者名
      木村 大地,西田 政弘, Su Ziyi, 古田 尚正,岩瀬 賢明, 東出 真澄,石田 雄一
    • 学会等名
      令和4年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム
  • [学会発表] 耐AOコーティング/ポリイミドCFRPからのイジェクタに与える電子線・原子状酸素の影響2022

    • 著者名/発表者名
      西田政弘,木村大地,古田尚正,岩瀬賢明,東出真澄,石田雄一
    • 学会等名
      第10回スペースデブリワークショップ
  • [学会発表] 耐原子状酸素コーティング/ポリイミドCFRPからのイジェクタに与える電子線の影響2022

    • 著者名/発表者名
      木村 大地,西田 政弘, Su Ziyi, 古田 尚正,岩瀬 賢明, 東出 真澄,石田 雄一
    • 学会等名
      日本機械学会,M&M2022材料力学カンファレンス
  • [備考] 研究者データベース

    • URL

      https://researcher.nitech.ac.jp/html/108_ja.html

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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