国外低吸收辐射比有机温控涂层发展概况

长期以来,低吸收辐射比有机温控涂层是人们着重研究的一类重要的卫星被动温控涂层,这类涂层应具有低的太阳吸收率α_s,以及高的热辐射率ε_n,即涂层必须有低α_s/ε_n值。而旦,涂层在宇宙环境中应保持该性能的长期稳定性。本文概述固外低α_s/ε_有机温控涂层的研制情况。     

模拟地球同步轨道辐照环境对光学太阳反射镜性能的影响

研究了模拟地球同步轨道辐照环境对卫星用温控涂层-光学太阳反射镜(OSR)性能的影响。对所研制的两类OSR 片进行的辐照试验项目有,真空紫外辐照、低能电子和两种能量的质子辐照。此外还进行了等离子体环境条件下的表面充/放电效应试验。经过相当于安装在地球同步轨道卫星南北极位置处,在空间七年所受到的电子、质子和紫外辐照总剂量的辐照后,导电型OSR 的太阳光谱吸收率α_s 由0.068增加到0.078,法向发射率ε_n 由0.83降低到0.72;而非导电型OSR的α_s 由0.066增加到0.085,ε_n 由0.82降低到0.76。表面充/放电试验的结果表明:导电型OSR 的充电电位仅在15～40V 之间,而非导电型OSR 的充电电位则可高达13kV。因此导电型OSR能有效地控制表面的充/放电现象。     

CEA型光学阳光反射镜的研制

光学阳光反射镜(Optical Solar Refector简称OSR)是一种组合结构体,它是由性能截然相反的两种材料组合而成。一种材料具有良好的光反射能力且有很高的电导率,另一种材料则有极好的透过率且是绝缘体。将具有适当性能的材料匹配组合,可使它们具有所要求的优异性能。其主要特点是:α_s/ε_H值较低,在真空热震,长期真空紫外辐照,高能粒子辐照等宇宙空间环境下,涂层性能稳定,宜作长期飞行卫星的外表温控涂层。在本文中,讨论了CEA型光学阳光反射镜(以下简称为铈镜)的构造原理、光性、空间稳定性、加涂工艺、粘贴方法以及工艺因素对某些性能的影响。     

有机硅热控涂层在模拟空间环境下的原位性能

研究了热控涂层在地面模拟空间环境下的性能变化：原位测定了紫外、电子辐照过程中热控涂层的性能变化；考察了K2SiO3包覆ZnO情况对涂层性能的影响；用扫描电镜（SEM）对辐照前后涂层表面微观形貌的变化进行了观察。结果表明，无论是缩合型的硅树脂还是加成型硅橡胶，在加入ZnO填料后，耐紫外辐照的能力都有明显的提高；不同种类涂层在真空紫外辐照作用下表现出不同规律。硅酸钾包覆ZnO对于有机硅树脂和加成型硅橡胶作基料的热控涂层影响也不同。加成型硅橡胶制备得到的热控涂层有非常优异的抗电子辐照性能。     

低太阳吸收率加成型有机硅热控涂层的研制

为了制备低αs/εh值热控涂层，必须选择合适的粘料。系统研究了组成对加成型热控涂层性能的影响，探讨了颜料与粘粒配比、含氢硅油种类、乙烯基硅橡胶种类、Si－H与CH＝CH配比、涂布方式等对热控涂层太阳吸收率（αs）、红外辐射率（εh）及αs/εh影响规律。     

小型钛泵在真空—紫外辐照试验中的应用

为了解决放气量较大的涂层试验问题,建立了小钛泵真空-紫外辐照装置。本文描述了设备,操作过程,最初三次试验的情况及结果。根据试验结果,讨论了几种温控涂层的抗真空-紫外辐照性能;观察了辐照后试样放入大气中引起涂层△_α的“回复”现象;还发现了重抽真空后涂层△_α又有“回升”的现象。     

低αs有机硅热控涂层及其空间防护作用研究

介绍了三种有机硅热控涂层的组成、工艺及性能，井讨论了影响涂层稳定性的因素。用LAMBDA—9分光度计和扫描电镜(SEM)对在模拟原子氧(AO)环境中的有机热控涂层太阳光吸收率(αs)的变化和防护作用进行表征研究。结果表明，这些涂层均有良好的空间稳定性，对AO辐照有较强的防护效果。该研究建立了空间材料新的防护体系。尤其是9—5涂层的αs最低，性能最优越。     

低能质子对卫星热控涂层太阳吸收率的影响

空间低能质子由于沉积能量在表层对卫星外露热控涂层太阳吸收率参数有较大影响,文章首次对地球同步轨道卫星6种热控涂层进行低能质子辐照试验研究,试件是S781有机白漆、SR107-ZK有机白漆、ACR-1有机白漆、OSR二次表面镜、F46二次表面镜和Kapton二次表面镜。试验采用能量48keV的质子,在真空条件下累积辐照360h,累计注量达到2×10~(15)p/cm~2。在辐照过程中原位测量热控涂层的太阳吸收率参数。这些热控涂层的太阳吸收率参数都有不同程度的明显上升。其中,有机白漆类热控涂层的太阳吸收率参数上升最快,其次是塑料薄膜类热控涂层(F46二次表面镜和Kapton二次表面镜),最稳定的是玻璃类热控涂层(OSR二次表面镜)。对试验前后试件的SEM分析和XPS分析表明,热控涂层中的颜料结构和聚合物结构在辐照下发生变化,形成不饱和链发色团和色心,使原来透明聚合物和高反射的颜料对太阳光产生吸收,从而引起热控涂层太阳吸收率参数上升。     

氧等离子体对空间材料作用的实验研究

利用制作的射频放电氧等离子体试验装置对单面镀铝Kapton、聚四氟乙烯、聚酯膜、聚酰亚胺、硅橡胶、碳纤维/环氧树脂复合材料、开芙拉,Ag、Cu、Al 箔及OSR(Optical Solar Reflector)等数种空间用材料作了耐氧等离子体性能试验,测量了材料试样在氧等离子体作用后的质量损失、表面电阻率、太阳吸收率α_s和红外辐射率ε等参量,并对试验结果及实用性等问题进行了分析讨论。     

热控涂层紫外辐照试验方法的研究

几种有机热控涂层在真空下进行模拟太阳紫外辐照的试验。在真空条件和大气条件下测试涂层性能的变化,以比较热控涂层在进行紫外辐照时,原位测试和非原位测试的差异。     

航天器表面材料充电性能研究—关于RTV-Ⅱ和13-17涂层的评价

本文报道了RTV-Ⅱ黑漆和13-17白色涂层二种航天器温控材料的电导在综合空间环境条件下的实验结果。实验表明RTV-Ⅱ涂层材料的电导从1984年到1986年,几乎每年下降一个量级,因而充电状态明显改变。13-17涂层材料的电导对空间真空环境响应不明显,但对电子辐照和光辐照响应显著,尤其对光辐照存在强烈的记忆效应。预测该涂层在轨道上由光照区进入星蚀区也不会出现明显充电现象。     

ZKS涂料型低α_s/ε_H比值无机温控涂层的研制

<正> 航天器在宇宙空间环境中运行时,它的表面温度与航天器表面材料对太阳光的吸收率(αs)和材料本身的红外辐射率(εH)有关。根据不同运行的轨道,我们可以选择适当的αs/εH比值的涂层来控制航天器表面温度,以保证航天器内部的仪器保持在正常的工作环境中。在有些温度控制设计中,当需要减少对太阳光的吸收,尽量多地向外辐射能量时,就需要低αs/εH比值的温控涂层来控制。ZKS型涂层就是一种低αs/εH比值的涂料型无机温控涂层。     

实验室模拟真空紫外辐照设备

人造卫星温控涂层研制中必须建立真空紫外辐照模拟设备.我组实验室制造的设备用旋片式机械真空泵、油扩散泵和在真空室前再加液空冷阱造成系统10~(-6)乇真空,选用GGZ-300高压汞灯作光源,光源和试件都放在真空室中.该设备具有简便实用的优点.另外还可以用于其它一些宇航材料的模拟真空紫外辐照试验,如人造卫星上的太阳电池和结构材料等.测量温控涂层在真空紫外辐照前后的太阳吸收率和热辐射率,根据它们的变化确定材料受辐射的影响.文中列出经真空紫外辐照不同阶段的五种不同温控涂层性能变化数据.     

航天器材料KAPTON和F4.6薄膜充电性能研究

Kapton和F4.6是两种航天器上最常用的重要热控材料,但它们都是高绝缘的有机高分子聚合物,故在充分利用它们的优良物化性质时,不能不关心它们在空间亚暴环境下表面充电的性能。为此本文在简述了新增环境温度变化的条件后,详细讨论了这两种材料在模拟空间真空、空间亚暴时电子辐照、太阳辐照及其所处环境温度变化时,它们表面电阻率随环境变化响应规律,并由此预测其充电的状态。     

耐热及高阻燃性芳香聚酰胺的研究

多数芳香聚酰胺均具有较好的耐热性。它们的热稳定性可从其高的焦炭含量及低的燃烧性能得到启示。已经发现,高焦炭含量与聚合物中引入—C1—NO_2—OH等取代基团有关,氯和澳的取代聚合物可以降低燃烧性。 研究中通过对单溴、双溴、双氯等单体及聚合物的合成,采用热量分析和氧指数的测量方法,测定了它们的热性能和燃烧性能。并用单氯及未取代的聚合物进行对比,获得了一些规律性的结果。     

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.      

数种胶粘剂耐辐照及抗湿热老化性能的试验评价

<正> 一、前言当航天器在空间运行和地面贮存时,空间的粒子辐照和地面的湿热环境是影响航天器性能的两个主要因素,特别是以高分子材料为基础的合成胶粘剂,上述环境的影响往往会更加显著。为了保证航天器的胶接制件,在较长时间的地面贮存和空间运行时,不因胶粘剂的湿热老化而引起产品性能的下降,也不因空间辐照的影响而导致胶接制件的破坏。对一些常用的胶粘剂进行辐照和湿热老化试验是非常必要的。本文的目的是通过对常用胶粘剂耐辐照和耐湿热老化性能的评价,为航天器材料的选择提供一定的参考。本实验均采用加速老化的形式。     

真空紫外辐射对空间有机防护涂层的降解研究

对环氧树脂、醇酸树脂、聚氨酯及有机硅树脂防护涂层在真空紫外线作用下的表面层变化进行了研究。发现在所采用的氘灯真空紫外光源的作用下,环氧树脂、醇酸树脂、聚氨酯质损较大,且表面出现“暗化”现象;有机硅树脂质损相对较小,在连续辐照过程中涂层表面颜色不发生改变,抗紫外老化能力强。光电子能谱(XPS)、红外光谱(FTIR)对试验前后样品进行表征研究,探索真空紫外效应的影响规律,对真空紫外与涂层的反应机理也做了相应的分析:结构不同的有机涂层对真空紫外(VUV)的敏感程度不同,含环氧环、C-N和支链的有机涂层,最易受到VUV破坏而裂解;Si-O、苯环、C=O,在VUV辐照环境下相对稳定。     

钛合金表面抗激光涂层损伤特性及热效应影响研究

实验研究了钛合金和高反射型陶瓷涂层材料抗连续型激光烧蚀的损伤及温度分布特性，并从热效应影响角度对比分析了二者在抗激光损伤效果方面的差异性。研究结果表明：相比于钛合金，高反射型陶瓷涂层材料能有效增强钛合金基底抗激光损伤的能力；在同等激光功率密度辐照下，陶瓷涂层材料能有效提升钛合金基底耐受激光辐照的时间长度。实验结果表明该陶瓷涂层材料的激光损伤阈值比钛合金高约5.8倍。实验发现陶瓷涂层温升速率高于钛合金，但由于陶瓷材料具有较高的反射特性，以及良好的热吸收和热传导特性，因此能使由激光辐照产生的热量在其表面较快地扩散，而降低向基底方向传导的程度，最终提升陶瓷涂层的抗激光损伤阈值。     

CeO_2含量对铈玻璃镜的光学性能和空间环境中稳定性的影响

含CeO_2玻璃在空间环境中具有良好的稳定性,因此已广泛应用于人造卫星第二表面镜温控涂层、硅太阳能电池防辐照保护片和某些光学部件。本文根据第二表面镜温控涂层的使用要求,系统地研究了镜玻璃的CeO_2添加量对镀铝铈玻璃镜的光学性能、抗电子、质子和真空紫外辐照性能的影响,为合理确定镜层玻璃的CeO_2含量提供依据。