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。     

多喷流干扰级间热环境风洞试验研究

运载火箭级间热分离过程中,级间段受高温高压喷流的影响,所处环境恶劣,研究级间热环境中压力、温度和热流分布规律对级间段结构的优化具有重要意义。在Ф1m高超声速风洞中,采用以微型固体火箭燃气为喷流介质的热喷流模拟技术,模拟了运载火箭二级主发动机和四个游动发动机同时工作多喷流干扰条件下的级间热环境,并对级间压力、温度和热流测量试验技术进行了研究,获得了不同级间距、不同排燃窗开口数量情况下的二级底封头和一级前封头表面的热流、温度及压力分布特性。试验结果表明,级间距越小,分离环境越恶劣,压力、温度、热流分布越不均匀;总排燃面积保持不变,排燃窗开口数量变化,对一级前封头上的压力、温度、热流影响不大,但对二级底封头影响较为明显,随着开口数量的减少,二级底封头上压力、温度、热流值均有所增大。本项试验采用同轴热电偶测量了级问区域的热流,热流结果精准度的提高以及热流模拟准则还需进一步探索和研究。     

聚邻乙氧基苯胺/ Fe3 O4 复合薄膜的制备及吸波性能

采用静电自组装技术,以化学氧化法合成的聚邻乙氧基苯胺和水热法制备的Fe3O4磁流体为原料,制备了聚邻乙氧基苯胺/Fe3O4复合薄膜,并采用SEM、FT-IR和矢量网络分析仪等手段表征了复合薄膜的形貌及电磁参数随频率的变化关系,对其微波吸收性能进行了初步研究.结果表明:制得的复合薄膜呈片状结构,吸波性能主要靠磁损耗,且在较低频率范围(8～10 GHz)内,薄膜厚度d为3.5mm时吸波效果较佳,反射率最低可达-11.5 dB;在较高频率范围(10～12.5 GHz)内,d为2.5 mm时吸波效果较佳,反射率最低为-10.4dB.     

薄膜电阻温度计原理性误差分析及数据处理方法研究

薄膜电阻温度计是高超声速测热试验中一种常用的传感器,多用于激波风洞中.改进薄膜电阻温度计测热数据的后处理方法,分析其原理性误差,提出修正方法,可以进一步提高热流测量精度,为防热设计提供可靠数据.应用三维热传导理论,考虑热流和温升的耦合影响,计算了气动加热条件下薄膜电阻温度计结构温升情况,得到了铂层内的温度分布规律,并与一维半无限简化理论得到的薄膜电阻温度计表层温度相互对比,得到了模型简化带来的原理性误差;建立了由表面温升计算表面热流的导热反问题计算方法,与经典的Cook-Felderman处理公式和热电模拟网络处理方法相互对比,提出了修止热流值的方法,为提高热流测量精度提供了一种可行的手段.     

La0．9Ba0．1MnO3—δ薄膜的结构及物性研究

通过射频磁控溅射法在Si(100)基片上沉积了La0.9 Ba0.1MnO3-δ(IJBMO)薄膜,并得到在不同温度下退火后的薄膜.采用X射线衍射(XRD),扫描隧道显微镜(STM),X射线光电子能谱(XPS),四探针法等手段对退火后薄膜的结构、微结构、表面化学态、磁电阻等性质进行了系统研究,结果表明,薄膜在800～850℃温度范围内退火,形成单相结构且晶粒与基片之间存在着相对固定的外延关系.退火温度不同会引起薄膜中含氧量的不同.在温度为300K,磁场为1.5T的条件下,退火温度为850℃的薄膜样品磁电阻可高达30%.     

TiO_2薄膜的制备及其光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2薄膜,以10mg/L甲基橙为目标降解物,研究了焙烧温度、镀膜层数、紫外线光照时间对TiO2薄膜光催化性能的影响.实验结果表明,焙烧温度为500℃,镀膜层数为三层所制得TiO2薄膜光催化活性最好,并且具有稳定、持续的降解效果.     

离子束辅助沉积WS_2-Ti-Ag复合薄膜的摩擦性能

采用ZDH-100型号离子束复合沉积设备沉积WS_2-Ti-Ag复合薄膜,基材为轴承钢和单晶硅(100).采用场发射扫描电子显微镜、XRD衍射仪,检测复合薄膜的表面形貌、微观结构.采用球-盘式摩擦磨损试验机,对复合薄膜在大气环境中的摩擦性能进行了研究.结果表明:采用离子束辅助沉积技术制备的WS_2-Ti-Ag复合薄膜是非晶态薄膜;并且随法向载荷的增加,复合薄膜的摩擦因数减小,摩擦状态越稳定,耐磨寿命越短.     

氮化钼基硬质涂层研究进展

利用直流反应磁控溅射技术,使用Mo与C、Si、Al、W的复合靶,在不锈钢和硅(100)衬底上分别制备了MoCN、MoSiN、MoAlN、MoWN涂层.利用XRD、XPS、SEM、HRTEM方法分析了薄膜的微观结构,利用纳米压痕技术和热重分析法测试了薄膜的硬度和抗氧化性能.研究结果表明,通过纳米复合化和固溶强化,可以大幅度提高MoN基硬质薄膜的硬度和抗氧化温度,说明MoN基硬质涂层具有较好的综合性能,可望在航空工业中得到广泛应用.     

高精度水冷高温热电偶的研制与应用

对水冷式热电偶测量误差进行了详细分析,提出了减小该误差的设计要点;在某型发动机如力燃烧室扇形试验中的应用表明,该热电偶在1820℃以下,有效提高了测试精度（误差±1％）,该热电偶测试数据可直接用于对燃烧效率的计算。     

液体火箭发动机试验热电偶传感器测量工艺

热电偶传感器具有性能稳定、结构简单、使用安全、价格低廉、测温范围广等特点,在液体火箭发动机地面试验中得到了广泛应用。由于输出信号小,在发动机试验的恶劣环境中若使用不当,则容易造成测量不准或测不到数据。针对目前测量中存在的问题,提出了热电偶传感器使用中应注意的一些关键技术和使用工艺要求。工程实践表明,按此工艺操作,热电偶的测量可靠性和测量精度明显提高。