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2011 年度 実績報告書

複合宇宙環境下における材料加速劣化シナジー効果発現に関する包括的理解

研究課題

研究課題/領域番号 22360355
研究機関神戸大学

研究代表者

横田 久美子  神戸大学, 工学研究科, 助手 (20252794)

研究分担者 田川 雅人  神戸大学, 工学研究科, 准教授 (10216806)
キーワード宇宙環境 / 原子状酸素 / 宇宙材料 / 地上試験 / 材料劣化 / 複合効果 / シナジー効果
研究概要

本研究では宇宙環境要因が宇宙用材料劣化におよぼす複合加速効果について、反応メカニズムに立脚したシナジー発現条件を探索して定量的に精査を行い、複合宇宙環境下での高分子劣化に関するシナジー効果に対する包括的な理解を行うことを目標とする。具体的には期間内に以下の内容について明確な解答を得ることを目標としている。(1)原子状酸素と紫外線のシナジーはフッ素系樹脂では実験の範囲で明確に否定されたが、炭化水素系高分子材料でも生じないのか。また、これらの地上実験条件と実宇宙環境との整合性は十分か。(2)分子運動や分子間結合状態が異なると考えられる高温時や放射線照射を行った高分子でもシナジーは発生しないのか。(3)化学反応的な観点から原子状酸素が関与するシナジーはどのような条件下で発現するのか。それを単独試験のみで評価する際には安全率をどのように規定するべきか。これらのうち平成23年度は主として(1)と(2)に関する実験を行った。その結果、前年度に導入したパルスバルブはビーム中のイオン量を減少させるのに効果的であること、極めて安定に動作すること等が明らかになり、今後、実験を実施する上で極めて有効であることが確認された。本システムを用いて基準材料の劣化試験を種々の条件で行ったところ、ポリイミドなどの炭化水素の場合には原子状酸素による質量減少には温度依存性は小さいこと、紫外線単独では劣化は生じないが、原子状酸素と高強度紫外線同時照射により複合効果が発現すること等が明らかになった。一方、フッ素系高分子では原子状酸素による質量減少には明確な衝突エネルギー依存性があり、また、紫外線単独でも大幅な質量減少が確認された。これらの結果より、宇宙環境における原子衝突と紫外線の複合効果は、材料により特性が大きく異なることが確認され、材料別の試験条件の設定が重要であることが明らかになった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の実験予定は順調に実施されており、多くの有益なデータが得られた。想定外の要件としては、主力ターボ分子ポンプの故障と四重極質量分析管、ロータリーポンプ等の不具合が発生したが、平成23年度中での修理・交換を終えることができ、来年度の実験の実施には問題ない。

今後の研究の推進方策

平成24年度は本プロジェクトの最終年度にあたることから、未取得のデータの取得と全体計画の総括を行う。プロジェクトを実施する上での大きな問題はない。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (22件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Comparison of macro and microtribological properties of molybdenum disulfide film exposed to LEO space environment2012

    • 著者名/発表者名
      Masahito Tagawa, Kumiko Yokota, Kunitaka Ochi, Masao Akiyama, Koji Matsumoto, Mineo Suzuki
    • 雑誌名

      Tribology Letters

      巻: 45 ページ: 349-356

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of the Soft X-rays on Highly Hydrogenated Diamond-Like Carbon Films2011

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Kanda, Kumiko Yokota, Masahito Tagawa, Mayumi Tode, Yuden Teraoka, Shinji Matsui
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: Vol.50 No.5 ページ: 055801

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of Fluorine-terminated Diamond-Like Carbon Thin Film Using a Hyperthermal Atomic Fluorine Beam2011

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Kanda, Noriko Yamada, Kumiko Yokota, Masato Tagawa, Masahito Niibe, Makoto Okada, Yuichi Haniyama, Shinji Matsui
    • 雑誌名

      Diamond and Related Materials

      巻: 20 ページ: 703-706

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 宇宙材料の熱物性とシステムデザイン研究会2011

    • 著者名/発表者名
      田川雅人、太刀川純孝
    • 雑誌名

      熱物性

      巻: 25 ページ: 220-221

  • [学会発表] 酸素雰囲気におけるDLC膜の軟X線照射効果2012

    • 著者名/発表者名
      藤本昌宏、新部正人、神田一浩、横田久美子、田川雅人
    • 学会等名
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-15
  • [学会発表] Si添加高水素DLC膜への原子状酸素照射による保護膜形成過程の衝突エネルギー依存2012

    • 著者名/発表者名
      田川雅人、横田久美子、吉越章隆、寺岡有殿
    • 学会等名
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-15
  • [学会発表] レーザーデトネーション法による超音速混合原子ビームの形成2012

    • 著者名/発表者名
      横田久美子、安田茂、水谷朗、田川雅人
    • 学会等名
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-15
  • [学会発表] DLC膜の軟X線照射効果2011

    • 著者名/発表者名
      藤本昌宏, 神田一浩, 横田久美子, 田川雅人
    • 学会等名
      第25回ダイヤモンドシンポジウム
    • 発表場所
      産業技術総合研究所(茨城県)
    • 年月日
      2011-12-07
  • [学会発表] 超低軌道領域におけるフッ素系高分子材料の材料劣化原因に関する地上研究2011

    • 著者名/発表者名
      安田茂、水谷朗、横田久美子、田川雅人
    • 学会等名
      第55回宇宙科学技術連合講演会
    • 発表場所
      県民文化会館(愛媛県)
    • 年月日
      2011-11-30
  • [学会発表] SLATS MDMによるフッ素系高分子材料の宇宙環境誘起劣化原因の解明2011

    • 著者名/発表者名
      田川雅人、安田茂、水谷朗、横田久美子
    • 学会等名
      第55回宇宙科学技術連合講演会
    • 発表場所
      県民文化会館(愛媛県)
    • 年月日
      2011-11-30
  • [学会発表] 原子状酸素照射による多層膜可変放射率素子の太陽光吸収率の変化2011

    • 著者名/発表者名
      田川雅人、笹倉康義、横田久美子、寺岡有殿、太刀川純孝、大西晃
    • 学会等名
      第32回日本熱物性シンポジウム
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県)
    • 年月日
      2011-11-21
  • [学会発表] レーザーデトネーション法を用いた超音速混合原子ビームの形成と評価2011

    • 著者名/発表者名
      横田久美子、安田茂、水谷朗、田川雅人
    • 学会等名
      第52回真空に関する連合講演会
    • 発表場所
      学習院大学(東京都)
    • 年月日
      2011-11-16
  • [学会発表] Polymer degradation in LEO : Does synergistic effect really exist?2011

    • 著者名/発表者名
      Masahito Tagawa
    • 学会等名
      Hayama Aerospace Workshop
    • 発表場所
      宇部興産葉山寮(神奈川県)
    • 年月日
      2011-11-10
  • [学会発表] Accuracy of Kapton-equivalent atomic Oxygen fluence in a ground-based atomic Oxygen experiments2011

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Yokota, Masahito Tagawa
    • 学会等名
      62nd International Astronautical Congress
    • 発表場所
      Cape Town, (South Africa)
    • 年月日
      2011-10-03
  • [学会発表] リアランスレベルの災害廃棄木材からの宇宙用材料開発の試み2011

    • 著者名/発表者名
      畑俊充, 田川雅人、小嶋浩嗣、梶本武志
    • 学会等名
      東日本大震災復興に向けた生存圏シンポジウム
    • 発表場所
      京都大学(京都府)
    • 年月日
      2011-08-30
  • [学会発表] 水素化DLC膜に対する軟X線照射効果2011

    • 著者名/発表者名
      神田一浩、藤本昌宏、新部正人、松井真二、横田久美子、田川雅人
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-08-29
  • [学会発表] Si添加高水素DLC膜からの原子状酸素照射時における揮発性反応生成物脱離2011

    • 著者名/発表者名
      田川雅人、横田久美子、岸田和博、古山雄一、戸出真由美、吉越章隆、寺岡有殿、Timothy K.Minton
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学(山形県)
    • 年月日
      2011-08-29
  • [学会発表] 低軌道宇宙環境における高分子材料劣化2011

    • 著者名/発表者名
      田川雅人, 横田久美子
    • 学会等名
      高分子学会講演会「星を翔ける高分子-材料開発の視点から宇宙開発をみる-」
    • 発表場所
      東工大蔵前会館(東京都)
    • 年月日
      2011-07-08
  • [学会発表] Erosion resistance of Si-containing carbonized lignin to atomic oxygen2011

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Kajimoto, Toshimitsu Hata, Masahito Tagawa, Hirotsugu Kojima, Hajime Hayakawa
    • 学会等名
      10th International Space Conference, Protection of Materials and Structure in a Space Environment
    • 発表場所
      万国津梁館(沖縄県)
    • 年月日
      2011-06-12
  • [学会発表] Reaction mechanism of the irradiation of soft X-ray to the diamond-like carbon films2011

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Kanda, Masahito Niibe, Masahito Tagawa, Kumiko Yokota
    • 学会等名
      10th International Space Conference, Protection of Materials and Structure in a Space Environment
    • 発表場所
      万国津梁館(沖縄県)
    • 年月日
      2011-06-12
  • [学会発表] Protection of the plastic front lens of the JEM-EUSO telescope from atomic-oxygen erosion2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Takizawa, Hiroyuki Shimamura, Masahito Tagawa
    • 学会等名
      10th International Space Conference, Protection of Materials and Structure in a Space Environment
    • 発表場所
      万国津梁館(沖縄県)
    • 年月日
      2011-06-12
  • [学会発表] Extreme ultraviolet emission form a carbon dioxide laser-sustained oxygen plasma2011

    • 著者名/発表者名
      Akira Mizutani, Kazuhiro Kishida, Kumiko Yokota, Masahito Tagawa, Hiroyuki Shimamura, Yugo Kimoto, Mayuko Koga, Hiroaki Nishimura
    • 学会等名
      10th International Space Conference, Protection of Materials and Structure in a Space Environment
    • 発表場所
      万国津梁館(沖縄県)
    • 年月日
      2011-06-12
  • [学会発表] Survivability of silicon-doped diamond-like carbon films in energeticatomic/molecular oxygen beam environments2011

    • 著者名/発表者名
      Masahito Tagawa, Kazuhiro Kishida, Kumiko Yokota, Koji Matsumoto, Akitaka Yoshigoe, Yuden Teraoka, Jianming Zhang, Timothy K.Minton
    • 学会等名
      10th International Space Conference, Protection of Materials and Structure in a Space Environment
    • 発表場所
      万国津梁館(沖縄県)
    • 年月日
      2011-06-12
  • [学会発表] Microtribological properties of molybdenum disulfide bonded film exposed to space environment by SM/SEED mission2011

    • 著者名/発表者名
      Masahito Tagawa, Kumiko Yokota, Masao Akiyama, Koji Matsumoto, Mineo Suzuki
    • 学会等名
      10th International Space Conference, Protection of Materials and Structure in a Space Environment
    • 発表場所
      万国津梁館(沖縄県)
    • 年月日
      2011-06-12
  • [学会発表] Hydrogen removal from hydrogenated diamond-like carbon films by photon and energetic atomic oxygen exposures2011

    • 著者名/発表者名
      Kumiko Yokota, Masahito Tagawa, Koji Matsumoto, Yuichi Furuyama, Akira Kitamura, Kazuhiro Kanda, Mayumi Tode, Akitaka Yoshigoe, Yuden Teraoka
    • 学会等名
      10th International Space Conference, Protection of Materials and Structure in a Space Environment
    • 発表場所
      万国津梁館(沖縄県)
    • 年月日
      2011-06-12
  • [学会発表] Evaluation and application of the EUV emitted from a laser-detonation atomic oxygen space environmental simulator : FY2010 report2011

    • 著者名/発表者名
      M.Tagawa, K.Yokota, H.Shimamura, Y.Kimoto, M.Koga,, H.Nishimura
    • 学会等名
      大阪大学レーザー研シンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府)
    • 年月日
      2011-05-11
  • [図書] 宇宙機のシステム熱設計2011

    • 著者名/発表者名
      田川雅人, 他
    • 総ページ数
      344
    • 出版者
      青葉堂
  • [備考]

    • URL

      http://www.space-environmental-effect.jp/index.html

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公開日: 2013-06-26  

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