研究原子氧对空间材料效应的氧等离子体试验装置

介绍我所研制成的一台评价原子氧对空间材料效应的高频放电氧等离子体试验装置的结构和性能.对Kapton试样的测试表明:用这种装置试验的结果与美国洛克希德公司装置的测试结果相当.其作用强度相当于200km高度轨道中原子氧作用强度的4倍以上.     

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.     

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。     

原子氧对航天器表面材料作用的数值模拟

对氏地球轨道环境对航天器表面材料的影响和航天器表面材料的低地球轨道环境寿命评定方法进行了介绍;并对低地球轨道环境和地面试验环境下,有无保护涂层的业胺所受冲蚀作用进行了成功的数值模拟,获得了具有工程应用价值的数值计算结果。该工作对航天器的设计具有指导意义。     

Kapton表面复合氧化硅涂层抗原子氧性能研究

通过溶胶-凝胶工艺以正硅酸乙酯(TEOS)和γ-(甲基丙稀酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MEMO)为前躯体在聚酰亚胺薄膜(Kapton)基体上制备了有机/无机复合氧化硅涂层,地面模拟原子氧暴露试验表明涂层防护使基体的原子氧侵蚀速率下降了一个数量级,暴露前后基体的光学性能基本没有改变,加入MEMO相对量为0.2时涂层抗原子氧性能较好。扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外衰减全反射光谱(FTIR-ATR)和X射线光电子能谱(XPS)分析表明原子氧暴露后Si-O-Si基团特征峰均向纯氧化硅的硅氧键吸收峰处偏移,而由MEMO产生的Si 2p价态峰减弱,因此涂层趋向于转化为稳定的纯氧化硅结构。     

空间环境对漫反射板的影响

光学系统在空间环境条件下的衰变对卫星遥感仪器探测精度有重要影响.漫反射板是星载光学遥感仪器辐射定标的重要工具.本文通过对ADEOS/TOMS和Earth Probe/TOMS仪器馒反射板漫反射率衰变特性的比较,分析研究了原子氧和太阳紫外辐射对漫反射板的影晌.结果表明,太阳紫外辐照和原子氧剥蚀引起的漫反射板反射率衰变系数分别为0.00049/h和1.2 × 10^-17cm²,但在卫星入轨初期,太阳紫外辐照的影响可增加约4倍.     

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%.     

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.     

氧化物涂层对航天器材料原子氧剥蚀的防护

采用磁控溅射方法在航天器常用材料聚酰亚胺(Kapton)表面沉积无机氧化物涂层(TiO₂和SiO₂),来提高材料的抗原子氧剥蚀性能.通过选择试验材料和参数,优化了沉积涂层的工艺,以克服容易产生裂纹的缺点.对材料进行了原子氧效应地面模拟试验,结果表明,在Kapton上沉积涂层后,质量损失下降了2个数量级.另外,有涂层的Kapton表面基本没有变化并且没有出现裂纹.其中,TiO₂由于热膨胀系数更接近Kapton,比SiO₂的防护效果更好.     

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.     

VO2热致变色薄膜的结构与光电性能研究

研究了用磁控溅射制备的ＶＯ２热致变色薄膜,用Ｘ射线衍射,Ｘ射线光电子谱和原子力显微镜对薄膜的结构进行了分析,对薄膜的光学和电学特性也进行了研究。     

离子束增强沉积TiB2薄膜的耐蚀性能研究

研究了在紫铜基材上用离子束增强沉积法（ＩＢＥＤ）沉积ＴｉＢ２薄膜后，在６００，７００和８００℃的空气中氧化的动力学曲线；在ＩＮＨ２ＳＯ４溶液中，用动电位扫描法测定了其极化曲线和极化阻力，用ＳＥＭ观察了其形貌，用俄歇电子谱仪（ＡＥＳ）分析了膜的成份，用Ｘ－射线衍射仪（ＸＲＤ）研究了膜的微观结构；讨论了ＴｉＢ２薄膜具有优良耐蚀性的机理。     

星用抗静电导电膜光电性能评价方法

对卫星表面某些高绝缘材料表面,通过物理气相淀积(PVD)技术进行改性使之满足卫星表面控制充电的要求,是一种极为有效的技术途径。但为了高可靠与长寿命,必须对所制备的膜进行充分和必要的各项性能检验与考核。这包括充电性能、光电性能和膜在各种条件下的稳定性试验。文章就这一系列的试验要求和目的作了讨论。     

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。     

多层膜光学常数的迭代椭偏测量研究

论述了多层薄膜光学的椭偏测量原理以及测量方法，采用导纳矩阵计算多层的椭偏参数；采用统计试验法与单纯形法相结合的数值逼近法进行反演计算。更重要的是本文首次提出迭椭偏测量法，使测量的重复性和精确度都大大提高。所谓选代椭偏测量法是不断地优选椭偏测量入射角，从而选出对核样品来说最佳椭偏测量入射角。用这种方法精确测量了相变光盘记录介质膜晶态下的光学常数，这对于相变光盘膜系结构优化设计很重要。     

温度传感器现场动态校准方法与实验研究

建立了用于温度传感器现场动态校准的激光负阶跃温度发生装置，并采用传感器动态校准处理方法，对ＢＴＳ－１００型ＰＮ结温度传感器进行了现场动态校准与性能改进的实验研究。实验结果表明，上述校准方法具有非介入，现场性强及校准精度高等特点，具有广阔的应用前景。