航天器表面充电状态被动控制用的导电膜

本文说明了航天器表面充电状态被动控制的概念及其优点。用反应磁控溅射技术制备了适用于充电状态被动控制的氧化铟/锡膜、氧化铟膜及氧化锡膜。给出了这些膜的透过率、发射率、表面电阻率。在模拟空间(含亚暴)的环境条件下,对这些膜的充电特性作了评估。实验和测试表明这些薄膜性能完全符合NASA提出的规范要求。     

航天器用新型聚酰亚胺薄膜性能研究

原子氧是低地球轨道环境中对航天器影响较为严重的因素之一. 为了提高聚酰亚胺薄膜抗原子氧侵蚀的性能, 依据结构与性能的关系, 设计合成了新型的聚酰亚胺薄膜. 采用这种新型聚酰亚胺薄膜制备了二次表面镜, 利用地面模拟设备对热控涂层进行原子氧暴露试验, 结果表明其具有优异的耐原子氧侵蚀性能. 此外, 真空elax-elax紫外、真空elax-elax质子、真空elax-elax电子辐照等空间环境模拟试验表明, 这种耐原子氧聚酰亚胺薄膜二次表面镜热控涂层具有良好的空间稳定性.      

硼酸金属化合物的制备及其电催化活性

采用电化学沉积法于室温、碱性条件下在氧化铟锡(ITO,Indium Tin Oxide)表面制备了硼酸钴(CoBi)、硼酸镍(NiBi)、硼酸锰(MnBi)、硼酸铑(RhBi)、硼酸钯(PdBi)几种无定形的硼酸金属化合物薄膜,并对其形貌和结构进行表征,结果表明几种薄膜均为无定形结构.将这几种硼酸金属化合物应用于电化学催化水氧化制氧,对比其催化活性,发现CoBi,NiBi,RhBi具有较高的催化性能,而MnBi和PdBi催化活性较低.进一步研究硼酸pH值对CoBi电催化水分解的影响.发现硼酸有利于金属化合物的制备,pH7~11范围内,HBO₃^2-作为质子受体含量逐渐增大,能接受放氧过程产生的质子,促进催化水分解过程的进行.所得催化剂可自我修复,实现循环利用.     

纳米ZnO-有机硅复合涂层的抗原子氧剥蚀性能

为了进一步提高有机硅涂层的抗原子氧剥蚀能力,采用经硅烷偶联剂处理的纳米ZnO微粒,在聚酰亚胺薄膜基材表面制备出纳米ZnO-有机硅复合涂层.通过原子氧地面模拟试验,研究了纳米ZnO-有机硅复合涂层的质量损失、表面形貌及化学成分的变化规律.结果表明:经表面处理的纳米ZnO微粒可以均匀分布在有机硅涂层中,有效消除有机硅树脂成膜过程中产生的微裂纹.经过原子氧辐照试验,没有保护涂层的聚酰亚胺基材的质量损失较大,而涂覆纳米ZnO-有机硅复合涂层具有良好的抗原子氧剥蚀性能,其质量损失和微观表面形貌变化很小,并且随着涂层中纳米ZnO含量的增加,其抗原子氧剥蚀的能力进一步增强.     

空间材料质损过程的数学分析与理论的实验验证

本文建立了与材料历史、材料质损过程相关的数理方程;解之,给出了质损过程初始条件的解,否定了质损研究历史上对初始条件的简化处理;在选取初始条件严格数理解的前题下,对有关质损过程的定解问题求解,给出了质损W(T,t)随温度和时间变化的关系——双指数函数;设计了理论、实验拟合方法——多维参数优选搜索累次迭代法及相关的计算机程序,并据此方法对多种有机材料、复合材料在真空微量天平质损测试系统上取得的实验数据予以处理。结果表明:双指数理论与实验吻合很好,理论值与实验值的均方偏差均在10~(-3)～10~(-4)范围。     

含磷聚酰亚胺的合成与抗原子氧性能

利用自行合成的含磷芳香族二胺单体--二(3-氨基苯基)苯基氧化磷(DAPPO),制备了一系列含磷聚酰亚胺薄膜.在原子氧地面模拟设备中对该薄膜进行了原子氧暴露实验,并采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等分析手段对原子氧暴露前后薄膜表面的聚集态结构和化学结构演化进行了分析.结果表明,原子氧暴露后,引入含磷二胺单体的聚酰亚胺薄膜表面形成了富磷保护层,剥蚀率减小,抗原子氧性能明显提高, 磷质量分数为5.47%的聚酰亚胺薄膜在原子氧作用20h的总剥蚀率分别降低为Kapton^和Upliex-R型聚酰亚胺的13%和20%.     

原子氧环境对聚合物及其复合材料性能的影响

在选择卫星结构材料时,必须要对所选材料在宇宙空间环境中的可靠性进行评定,重要的是了解空间环境对材料性能的影响。文章阐述了空间低地球轨道环境中原子氧对聚合物及其复合材料性能的影响;介绍了模拟评定试验材料性能的方法;分析了作用原理、防护措施及选择聚合物复合材料应考虑的原则。     

空心微珠用于环氧树脂抗原子氧剥蚀试验研究

提出一种新的航天器用树脂基材料抗原子氧剥蚀的方法,即在航天器用树脂基材料中添加与原子氧不反应的超细颗粒材料,用于提高其抗原子氧剥蚀的性能.在制备出超细空心微珠颗粒增强的环氧树脂复合材料的基础上通过原子氧暴露实验,发现空心微珠的加入可以有效地提高环氧树脂抗原子氧剥蚀的性能.同时,空心微珠的表面性态对制备的复合材料抗原子氧剥蚀性能具有重要的影响,经过表面改性处理可以进一步提高复合材料抗原子氧剥蚀的性能.      

卫星柔性热控材料性能及其稳定性研究

阐述热控材料的性能以及它在空间模拟环境下的稳定性。测试表明所镀制的立品其光、热、电性能很好，且在模拟空间环境下，如电子辐照、紫外辐照、原子氧作用以及湿热环境下其稳定性能优良。AFM分析表明，镀膜方法和工艺对制备高质量TO膜和高反射Al膜十分重要。     

聚酰亚胺/无机氧化物复合薄膜的制备与耐原子氧性能

分别以锆酸四丁酯、钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为氧化物前驱体,利用溶胶凝胶法制备了一系列聚酰亚胺/无机氧化物复合薄膜,在原子氧地面模拟设备中进行了原子氧暴露实验,原子氧累计通量约为3.1×10²⁰ atom/cm².分别考察了无机氧化物种类和含量对复合薄膜力学性能和耐原子氧性能的影响.结果表明,无机氧化物在聚酰亚胺基体中的分散形态对其力学性能影响很大;原子氧暴露后,聚酰亚胺薄膜表面分别形成了富锆、富钛和富硅的保护层,质量损失率减小,耐原子氧性能明显提高.     

透明导电氧化物薄膜的抗伽马辐照性能研究

利用射频磁控溅射法制备出具有良好光电性能的In₂O₃: W（IWO）薄膜,与购置的In₂O₃: Sn（ITO）薄膜一起,在伽马射线地面加速模拟试验设备中进行辐照试验。对辐照前后两种薄膜样品的微观结构、表面形貌、光电性能和元素价态进行对比分析,并用正电子湮没方法研究辐照前后的缺陷情况。结果表明,伽马射线辐照可引起ITO及IWO薄膜样品中氧空位缺陷的少量增加,且缺陷主要产生于薄膜表层及薄膜与基底界面结合处。高能伽马光子作用于透明导电氧化物薄膜,主要通过破坏其内部结合能较低的化学键,并实现薄膜系统中元素之间的选择性重组。ITO与IWO具有良好的抗伽马辐照性能,IWO相比ITO更适合于抗伽马辐照相关应用。     

纳米硅薄膜的氧化特性

将ｎｃ－Ｓｉ：Ｈ薄膜进行等离子和高温氧化处理，测量了样品的氢，氧含量，Ｒａｍａｎ谱，红外吸收谱，光致发光（ＰＬ），结果表明两种氧化方式都将氧掺入薄膜中，但不同处理方式氧在薄膜中的键合形式不同Ｒａｍａｎ谱表明氧化处理对薄膜中晶粒大小及晶态比没有影响，用晶粒－表面模型对氧化引起的光致发光（ＰＬ）蓝移进行了解释。     

核辐射对透波材料介电性能影响

用加速老化试验的方法,在有氧存在的条件下,研究了TDE-85环氧树脂/E玻璃纤维体系、4501A双马来酰亚胺树脂/D3W玻璃纤维体系2种透波材料介电性能受核辐射影响的规律.用60Co辐射源在辐射量为50~800kGy范围内对样件进行辐射,用波导法测试样件的介电常数和介电损耗,测试频率为10GHz.结果发现2种体系透波材料介电性能受核辐射的影响较小,且后者比前者具有更好的抗辐射稳定性.同时利用IR,TGA等手段研究了材料介电性能变化的原因.      

垂直旋转圆盘边缘液体形态

为了解重力对旋转圆盘表面液体流动的影响,利用高速摄影,对垂直旋转圆盘边缘液体形态进行了试验研究。结果表明,与水平旋转圆盘边缘液体分为直接液滴、液柱和液膜3种形态不同,垂直旋转圆盘边缘液体分为液柱、液膜和柱膜纠缠3种形态。垂直旋转圆盘底部与顶部液体形态并不一致。底部未出现液膜形态,当流量不大于24 g/s时,为液柱形态;当流量大于等于30 g/s时,为柱膜纠缠形态。当流量为12~21 g/s、转速为1 000~2 100 r/min,顶部出现液膜形态;当流量小于12 g/s时,顶部为液柱形态;当流量大于12 g/s时,液柱形态消失,由柱膜纠缠形态取代。由于重力影响,垂直旋转圆盘边缘液体形态变化程度远大于水平旋转圆盘;在流量大到一定程度后,圆盘底部形成液柱形态需要的转速会大大增加。      

空间Kapton材料的原子氧、温度、紫外效应试验研究

主要通过灯丝放电磁场约束型原子氧剥蚀效应地面模拟设备模拟空间环境,对空间常用材料Kapton进行了原子氧剥蚀效应、温度升高对材料原子氧效应的影响试验以及原子氧与紫外辐射复合效应试验,对试验前后试样的外观、质量及表面形貌进行了比较,得出了材料在设备中的反应特点以及温度变化、紫外辐射对材料的原子氧效应的影响规律.同时测量了原子氧暴露试验前后、原子氧与紫外辐射复合作用前后试样的反射率和透射率,并进行了比较.      

微小空间碎片与原子氧协同效应研究

利用等离子体驱动微小碎片加速器和潘宁源的原子氧模拟装置在中国首次开展了微小碎片撞击与原子氧协同作用对Kapton膜和镀铝Kapton膜的侵蚀效应研究. 实验结果表明, 碎片撞击能明显加剧原子氧对Kapton和镀铝Kapton膜的侵蚀效应, 对航天器的寿命及可靠性构成威胁, 制约中国长寿命高可靠性航天器的发展.      

金刚石膜在宇航应用中的新进展

金刚石膜的研究已进入了以应用为主的阶段。介绍了金刚石膜的最新发展水平；概括了它们的空间光学摩擦润滑，空间电子装置的热管理和环境探测方面的一些应用；指出了金刚石膜航天工业中的重要性，它们的相互促进关系和发展前景。     

抗静电薄膜的性能和在卫星上的应用

本文给出了研制的三种抗静电薄膜系列：ＩＴＯ，ＩＯ，ＴＯ的电学，光学性能实测结果。薄膜系用磁控溅射方法在Ｋａｐｔｏｎ，Ｍｙｌａｒ等柔性基底上制备。试验表明导电的稳定性很好。同时还进行了模拟亚暴环境下抗静电膜的表面电导测试。结果表明经过改性的柔性二次表面镜可有效地消除静电积，累使电位控制在８０Ｖ以下，而未经镀敷抗静电膜的柔性二次表面镜，表面充电电位可高达８－１０ｋＶ。