金属絶縁転移に伴う熱特性変化を応用した宇宙機多機能熱制御デバイスの創成

利用金属绝缘转变相关的热特性变化创建航天器多功能热控制装置

• 批准号: 15F15378
• 负责人: 長野 方星
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-11-09 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15F15378/
• 关键词: 金属絶縁転移; 熱伝導率; 放射率; 比熱; 蓄熱; 宇宙機熱制御; 金属絶縁体; 宇宙; 熱制御

宇宙機用のパッシブな熱制御デバイスとして、金属絶縁体相転移物質に着目し，その放射率可変機能、熱伝導率可変機能、蓄熱機能の三つの機能を有する多機能熱制御デバイスを一つの材料で実現することを最終目標として研究を行った。二酸化バナジウム（VO2)，ペロブスカイト型マンガン酸化物（LSMO，LPMO）等を候補材料に選定し，試料の製作方法を確立するとともに，各種熱物性値を独自の熱物性計測装置で明らかにした。また，さらに高い熱伝導変化特性を付加するために，メソポーラス物質（SBA-15, Santa Babara Amorphous）を付加した試料の作製を行った。また，VO2の課題である高い相転移温度点を下げるため，タングステンをドープすることで相転移温度が20℃以下まで低下させることを試みた。最終的にはVWO2とLSMOの二層構造による多機能熱制御デバイスを考案し，熱伝導率可変機能と蓄熱機能はVWO2に，放射率可変機能は放射率変化が0.4以上有するLSMOに持たせる構成を提案した。安定した特性を有するVWO2を製作方法を確立するため，放電プラズマ焼結法により，焼結温度，バインダーの配合量をパラメータとした試作を行った。次にX線回折，真密度測定，相転移温度計測により最適製作条件を同定し，VWO2バルク材料の製作に成功した。さらに熱伝導率，放射率，比熱を測定し，相転移温度11℃，蓄熱量11J/g，熱伝導率変化量4.85倍となる優れた特性を実現した。一方放射率測定においては，リード線からの熱損失等の影響で測定精度に課題が残った。

作为空间飞机的被动热控制装置，一种材料是一种多功能热控制装置，专注于金属绝缘体相位转移物质，并具有三个功能：辐射速率可变功能，热导率变量功能和热量存储功能作为实现它的最终目标。选择了二氧化钒（VO2），Pellob -Scite -Scite -t​​ype氧化锰（LSMO，LPMO）等作为候选材料，建立了样本生产方法，并揭示了具有其专有热材料测量设备的各种热性能。此外，为了增加更高的导热率变化特性，制作了样品以添加介孔物质（SBA-15，Santa Babara无定形）。另外，为了降低高相变温度点（这是VO2的挑战），通过浓汤钨，相变温度降低至20°C或更少。最终，设计了具有VWO2和LSMO的两个层状结构的多功能热控制装置，热导率变量和热量存储功能为VWO2，并且提出了辐射率变化为0.4或更多。为了建立具有稳定特征的VWO2，排出的血浆烧结方法已成为烧结温度和粘合剂组成的参数。接下来，通过X射线时间，真实的密度测量和相变温度测量以及VWO2散装材料的生产成功地确定了最佳生产条件。此外，测量了导热率，辐射比和监狱热量，以达到11°C的相变温度的出色特征，11J/g的热量存储量以及热电导率的变化4.85倍。另一方面，在辐射率测量中，由于铅线的热量损失，分配保留在测量精度中。