光触媒による軌道上汚染処理システムの開発

利用光触媒的轨道污染处理系统的开发

基本信息

批准号：
22KJ3186
负责人：
下迫直樹
金额：
$ 3.08万
依托单位：
Japan Aerospace EXploration Agency
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2年目は，1年目に作製した真空装置を用いて，宇宙機のアウトガス成分のひとつであるオレアミドに汚染された光学ガラスの透過率変化を測定した．光学ガラスにオレアミドを真空蒸着させ，その光学ガラスの透過率変化と時間経過による影響を調べた．その結果，オレアミドは真空環境下，室温においてわずかに蒸発し，その蒸発によって試料表面のオレアミドはfilm likeからflake likeに構造が変化することがわかった．蒸発によって試料表面に存在するオレアミドの量は減少しているにもかかわらず，flake likeになった結果，散乱強度が増加し，オレアミドで汚染された光学材の透過率が著しく低下することを解明した．また，水晶振動子（QCM）電極上に二酸化チタン粒子をバインダーによって固定化し，その試料にクエン酸を真空蒸着させ，QCMの固有振動数の変化からクエン酸の質量減少量，つまり，二酸化チタンの光触媒活性を見積もった．大気中では，付着させたクエン酸を完全に分解することができた．真空環境下においても，クエン酸を分解することができ，真空環境下における分解量は，一般的な人工衛星のEnd of Lifeでのコンタミ許容量に匹敵する量であった．このことから，一般的な光触媒材料である二酸化チタンでも，クエン酸が分解対象であれば，真空環境下において十分な光触媒活性を有しており，宇宙応用に有望であることを示した．また，QCMを用いた光触媒活性の評価は真空環境下において有効な手法であることも示した．これらの研究の他に，竹を原料したセルロースナノファイバー（CNF）のアウトガス特性を調べた．その結果，竹由来のCNFからは有機物のアウトガスが放出されず，水の放出のみが確認された．この結果から，竹由来のCNFはアウトガス低減の新規有機材料として，期待できることを明らかにした．

在第二年，我们测量了被Oleamide污染的光学玻璃的变速器变化，Oleamide是使用第一年生产的真空设备的航天器的供气组件之一。将Oleamide真空沉积在光玻璃上，并研究了光玻璃变化的透射率和时间过程的影响。结果，发现奥利米德在真空下的室温下略微蒸发，并且样品表面上的oleamide蒸发将其结构从薄膜变化，就像薄片一样。尽管由于蒸发而存在于样品表面上的奥莱米德量减少，但散射强度增加，从而导致奥利米德污染光学材料的透射率显着降低。此外，使用粘合剂将二氧化钛颗粒固定在石英晶体（QCM）电极上，并将柠檬酸沉积在样品上的真空中，即基于QCM自然频率的变化，估算了钛二氧化钛的光催化活性的质量减少。在大气中，附着的柠檬酸被完全分解。即使在真空环境中也可以分解柠檬酸，并且在真空环境下的分解量与典型卫星生命末期的污染能力相当。这表明，即使是一种典型的光催化材料，二氧化钛也具有足够的光催化活性，当柠檬酸发生分解时，也使其对空间应用有望。它还表明，使用QCM对光催化活性的评估是真空环境中的一种有效方法。除这些研究外，我们还研究了用竹子制成的纤维素纳米纤维（CNF）的量大特性。结果，没有从竹子来源的CNF中释放出有机外气，并且仅确认水。这些结果表明，可以预期的是竹子衍生的CNF作为一种减少量大的有机材料。