形状记忆聚合物复合材料及其在空间可展开结构中的应用

综述了形状记忆聚合物复合材料及其在空间可展开结构中的应用。形状记忆聚合 物是一种智能主动变形的高分子材料,该材料在外界激励作用下能够产生较大的可回复变形 ,可应用于智能主动变形结构。首先简述了形状记忆聚合物的研究现状,然后分别介绍 了颗粒、短纤维和连续纤维增强的形状记忆聚合物复合材料的研究现状,并重点评述了三种 复合材料的电-热致驱动变形性能。此外,本文还介绍了纤维增强形状记忆复合材料在空间 可展开结构上的应用,主要包括可展开铰链、可伸缩梁和可展开天线等。
     

形状记忆合金在航天器分离机构上的应用

形状记忆合金是一种新型的功能材料 ,利用其形状记忆效应可以在分离释放机构上用作执行元件。文章介绍了形状记忆合金的特性和相关应用技术。     

形状记忆合金在航天器分离机构上的应用

形状记忆合金是一种新型的功能材料，利用其形状记忆效应可以在分离释放机构上用作执行元件。文章介绍了形状记忆合金的特性和相关应用技术。     

形状记忆合金在航天中的应用

由于注重安全、振动和漏气的原因,近来飞行器有不用火药驱动装置的趋势,这触发了包括形状记忆合金在内的许多替换装置的研究和开发。只要简单地加热至—预定的转变温度以上,形状记忆合金可以从外观高至10%的塑性变形回复。这种固—固相(马氏体—奥氏体)转变足以产生高至350MPa 的回复应力。Nitinol(镍钛金属互化物)是最常用的形状记忆合金,它具有超弹性特性,什么时候发生相转变是由应力而不是热引起。航天应用可得益于形状记忆合金的高做功输出(～1焦耳/克)、较高的疲劳寿命和它的能量耗散特性。然而,工程师们应该注意形状记忆合金的驱动时间常数、热滞后和高的能量消耗特性。特别是航天应用可得益于形状记忆合金驱动装置的尺寸小、耐热性好和完成飞行器上的一次飞行任务。     

镍钛铪高温记忆合金薄膜研究进展

概述了镍钛铪高温形状记忆合金薄膜的研究状况,介绍了该合金薄膜的制备及热处理工艺,重点阐述了晶化特性、相变行为、显微结构、表面特性、形状记忆效应及力学行为,并对其相应的微观机理做了分析,最后指出了当前研究中存在的问题及将来的发展前景。     

形状记忆聚合物及其复合材料在航天领域的应用进展

首先介绍了形状记忆聚合物及其复合材料，概述了该类材料的形状记忆机理。然后重点评述了基于形状记忆聚合物复合材料的可展开铰链、可展开桁架、可展开太阳能电池阵列、锁紧释放机构的结构和性能特点，指出了各类应用的优缺点及适用条件。最后，总结并展望了基于该类材料的空间可展开结构的未来研究重点和发展趋势。     

聚合物基热界面材料研究进展及空间应用探讨

聚合物基热界面材料的导热性能优化是解决航天器高热流密度载荷/器件散热问题的关键技术.文章梳理了聚合物基体调控、导热增强相调控以及基体/增强相界面调控等现有的聚合物基热界面材料导热性能优化技术,并结合真空、辐照和热循环等空间环境约束,分析了以上调控技术的空间应用可行性及注意事项,并针对航天器热控系统设计提出了聚合物基热界面材料的应用建议,以期为航天器用聚合物基热界面材料的设计和应用提供参考.     

用于深层充电评估的卫星介质电导率测量技术研究

准确测量得到卫星介质材料的电导率对于卫星深层充电危害评估具有重要意义。在电荷贮存衰减法的基础上,文章提出了一种获得介质材料暗电导率和辐射诱导电导率的试验测量和数值计算方法,即采用90Sr-90Y β放射源,在温度为20 ℃、束流密度为5 pA/cm2的条件下对卫星常用的聚酰亚胺材料进行辐照试验,通过测得的材料表面电位随时间的变化曲线,拟合得到材料的暗电导率和辐射诱导电导率。该方法已在某卫星产品的充电评估中得到应用,计算结果与模拟试验结果符合较好。     

材料热膨胀系数对太阳电池板应力的影响

文章利用解析法研究了材料热膨胀系数对温度场中太阳电池板最大应力的影响.分析结果表明:聚酰亚胺及与其相邻的硅橡胶中存在最大拉压及切应力,选用较低热膨胀系数的聚酰亚胺薄膜可以显著降低结构最大应力值.     

形状记忆四枚缎纹编织复合材料拉伸力学性能试验研究

为研究形状记忆四枚缎纹碳纤维编织复合材料的力学性能,对其进行了单轴拉伸强度试验和低周循环拉伸试验,得到了材料的拉断强力、应力-应变曲线、弹性模量和滞回环面积及力学行为特征。针对具有波纹状表面的编织材料,提出了用每根纱线能承受的拉断强力表征材料强度。分析结果表明:编织密度4.5+4.0,5.5+5.0的两种材料经向纱线拉断强力分别为412.3,403.1牛/根,稳定弹性模量分别为43.9,31.6GPa;纬向纱线拉断强力分别为434.6,539.9牛/根,稳定弹性模量分别为53.1,30.4GPa;材料的拉伸强度、弹性模量与编织密度(即纱线束的卷曲度)有关,同时也与复合材料的成型工艺有关;试验结果具有一定的离散性,对此类有大尺寸结构单胞的编织复合材料,试件制作和试验方法等需与传统层合复合材料有所差异。研究对大尺寸结构单胞编织复合材料的力学性能研究及航天器结构机构工程应用有一定的参考价值。     

电子辐照下聚酰亚胺薄膜的深层充电现象研究

空间辐射环境下聚合物绝缘材料的深层充放电效应是威胁航天器安全的重要因素之一。文章利用能量为5～100keV的单能电子枪,研究了不同束流强度电子辐照下聚酰亚胺薄膜样品的深层充电过程。实验表明,在102pA量级的电子束辐照下,聚酰亚胺薄膜样品的表面电位迅速上升后缓慢变化,最终可以达到几kV。在一定条件下,样品表面电位随着辐照电子束流密度和样品厚度的增加而增大;充电达到平衡所需的时间随着辐照电子束流密度和样品厚度的增加而减少。辐照截止后聚酰亚胺薄膜样品内部电荷的泄放需经历较长时间,由衰减时间常数推测出的样品电阻率要比采用传统测量方法得到的结果高一个量级。     

空间领域用高性能聚酰亚胺薄膜现状与发展

新型材料发展是推动航天器发展的动力之一。聚酰亚胺薄膜被誉为新一代的“黄金膜”,广泛应用于航天航空、电子封装、新能源等重要领域。文章以航天器特殊环境用薄膜材料需求为背景,重点介绍几种新型聚酰亚胺薄膜特性及其在航天器中的应用,给出了高性能聚酰亚胺薄膜材料在空间领域里的应用前景。     

热塑性聚酰亚胺在高频头适应诱发高温上的应用

在不改变高频头技术状态的基础上,采取简单有效的隔热措施,应用特种工程材料热塑性聚酰亚胺和表面加工工艺制作连接基座,解决了高频头适应诱发高温的问题,有力地促进了飞行器系统产品的研制进度。     

空间充气展开结构的材料成型固化技术综述

空间充气展开结构的体积小,质量轻,可用于构建大型空间结构,在航天领域具有广阔的应用前景。空间充气展开结构需要采用柔性材料,通过充气展开成型固化使柔性材料具有足够的强度和刚度。成型固化是研制空间充气展开结构的关键技术之一,文章介绍了四种成型固化技术：铝／聚合物薄膜成型固化技术、热成型固化技术、热塑性／形状记忆成型固化技术和紫外线成型固化技术。通过分析,认为在目前条件下铝／聚合物薄膜成型固化技术更接近于空间充气展开结构的实际应用。     

碳纤维复合材料残余应力消除方法探讨

分析了碳纤维复合材料产品在实际生产过程中发生的变形问题,指出产品的变形是由于材料中存在残余应力而引起的。为了提高碳纤维复合材料产品的精度及稳定性,促进其在空间遥感器上的应用,对消除该材料残余应力的方法进行了探讨,提出了可采用振动时效的方法来消除碳纤维复合材料中的残余应力。     

聚酰亚胺正性光刻胶材料的制备及性能研究综述

对聚酰亚胺(PI)+二叠氮萘醌(DNQ)型及聚酰亚胺前驱体(聚酰胺酸,PAA)+DNQ型正性光刻胶材料的研究成果进行了综述。讨论了这两种正性光刻胶材料中成膜剂的设计和制备方法。其中:前者在PAA主链中引入疏水基团,抑制PAA的溶解性;后者在PI主链中引入亲水基团,促进PI的溶解性,从而使其能被用于正性光敏聚酰亚胺。讨论了DNQ光敏剂的结构设计和种类、光刻胶的配比和光刻性能,以及正性光敏聚酰亚胺在航天领域中的应用现状与展望。     

铁铬铝减振合金振动耗能的研究

铁铬铝合金是由上海交通大学材料科学系研制成功的，它既可作结构材料又可作具有高阻尼性能的功能材料。文章介绍高温退火、外磁场、环境温度和应力振幅对合金内耗值的影响。着重介绍了试样件和航天电子产品中使用该合金后，在随机振动中对振动耗能的贡献。本合金在减振降噪领域有着良好的应用前景。     

针刺C/C复合材料高温力学性能试验及本构关系

为研究针刺C/C复合材料高温下力学性能,通过C/C材料试件不同温度下的拉伸、压缩及剪切性能试验,观察试件在高温和外载荷作用下的破坏模式,获得了材料不同温度下的应力-应变曲线。基于对Jones-Nelson-Morgan模型改进并引入温度系数,建立了C/C复合材料高温本构关系模型,并与试验结果进行了对比。结果表明,在温度≤1800℃,针刺C/C材料为线弹性本构关系,C/C材料拉伸、压缩及剪切强度均随温度的升高呈先升高、后降低趋势,在温度≥1600℃后,强度逐渐降低;建立的高温本构模型计算结果与试验结果吻合较好; C/C材料整体表现为脆性破坏,拉伸破坏纤维拔出尺寸较短,压缩破坏断口呈现45°豁口。     

耐高温气凝胶隔热材料研究进展

气凝胶是一种由胶粒或者聚合物单体相互聚合构成的具有三维网络骨架的固体纳米材料,具有超低密度、低热导、高比表面积和高孔隙率等优异性能。气凝胶材料的孔隙率在90%以上,且气凝胶材料内部的介孔结构使得气凝胶具有极佳的隔热性能。同时,气凝胶材料的低热导率和高耐温性可以让其在高温下仍能保持良好的三维纳米网络结构,不会发生高温烧结现象。因此,气凝胶材料在轻质耐高温防隔热材料领域得到了广泛关注。本文重点介绍了耐高温气凝胶隔热防护材料耐温性能研究及发展现状,且对耐高温气凝胶隔热防护材料的发展进行了展望。     

真空紫外辐照引起的聚合物材料质量损失模型及实验验证

基于扩散理论及辐射化学反应理论,建立真空紫外(VUV)辐照引起的聚合物材料质量损失数学模型。采用分离变量法与特征函数展开法,获得材料中挥发物质量随辐照剂量变化的函数关系式。通过实验得到聚酰亚胺(PI)薄膜和聚酯(PET)薄膜的质量损失数据,拟合求解模型中的参数,验证模型的适用性。实验结果表明,该质量损失模型适用于PI薄膜及PET薄膜,借助该模型可预估VUV辐照引起的材料的质量损失。