原子氧防护涂层技术研究

原子氧是低地球轨道主要的残余气体粒子,其化学性质非常活泼,是极强的氧化剂,会对空间材料的性能产生严重的影响。介绍了低地球轨道的原子氧环境及原子氧防护方法;对有机、无机和复合原子氧防护涂层的优缺点、研究进展情况以及空间应用情况进行了详尽的阐述;最后分析了原子氧防护的发展方向。     

反应磁控溅射制备的SiO2防护涂层抗原子氧侵蚀性能研究

在原子氧侵蚀地面模拟设备中对Kapton和利用反应磁控溅射制备的SiO2涂层进行了原子氧暴露实验，并采用XPS和SEM等分析手段对暴露前后试样表面的物理和化学变化进行了研究．结果表明，Kapton试样遭受了严重的侵蚀，质量损失较大；SiO2涂层质量变化很小，对基体提供了良好的保护作用．XPS分析结果表明，反应溅射的SiO2涂层是富Si的，初始暴露时由于氧化反应而质量有少许增加，随时间延长，涂层变得完全符合化学计量．SiO2涂层在原子氧暴露后涂层的太阳吸收率、辐射率和反射系数均没有发生明显的变化．SiO2涂层较脆，易产生裂纹，原子氧会通过缺陷位侵蚀下面的基体材料，严重影响飞行任务的正常进行。     

原子氧防护涂层为"天和"太阳翼披上铠甲

原子氧(Atomic Oxygen)是由太阳紫外光(波长<243 nm)离解低地球轨道环境中的残余氧分子而形成的.低轨道原子氧的密度在109～105 cm-3左右,航天器高速飞行(7.8 km/s)增大了原子氧对航天器表面材料的撞击能量(～5 eV)和通量.轨道越低,航天器表面经受的原子氧通量越大.原子氧是极强的氧化剂...     

原子氧对航天材料表面的作用与防护 I原子氧与航天材料的作用

综述了低地球轨道环境下原子氧与航天材料的相互作用及其机制，介绍了原子氧敏感性材料以及它们在低地球轨道环境下的降解情况。     

一种光聚合共混树脂抗原子氧侵蚀的机理

采用双酚A型环氧树脂E-44与有机硅环氧树脂ES-06的共混改性树脂体系进行紫外光辐照聚合,制备了光聚合含硅聚合物;使用原子氧效应地面模拟设备对光聚合含硅聚合物进行原子氧侵蚀试验,比较了试验前后试样的质量、表面形貌和成分的变化,研究了原子氧的侵蚀机理.结果表明,在紫外光辐照固化后改性树脂的表面形成一层含C的氧化硅(SiOx)膜,经原子氧暴露试验后进一步氧化转变为富含SiO2的保护膜,具有较好的耐原子氧性能.原子氧对含硅共混物的侵蚀是多种效应协同作用的结果,以发生化学反应为主,通过提氢,插入和置换等机理产生含碳挥发性物质和H2O等,导致聚合物的质量损失.生成的硅氧化物留在聚合物表面,能有效地阻止原子氧对基底聚合物材料的进一步侵蚀.     

溶胶-凝胶法制备的SiO2涂层抗原子氧侵蚀性能研穷

以正硅酸乙酯（TEOS）为原料，在乙醇共溶剂和盐酸催化剂条件下，采用溶胶-凝胶方法制备SiO2胶体溶液，通过旋涂法在Kapton基体上制备了SiO2薄膜。采用自己研制的空间综合环境地面模拟设备对试样进行了原子氧暴露实验，测试表明溶胶-凝胶制备的SiO2涂层抗原子氧侵蚀性能优异，抗原子氧侵蚀性能比聚酰亚胺基体提高了2个数量级以上。经FTIR和XPS分析表明在原子氧暴露后涂层表面生成了一层SiO2，它阻止了原子氧对基体材料的进一步侵蚀。涂覆涂层后基体的光学性能没有受到影响。实验证明溶胶-凝胶制备抗原子氧侵蚀的防护涂层是一种行之有效的方法。     

有机涂层在海洋环境中的防护性能

对环氧改性聚氨酯等12种有机涂层体系,在东海厦门试验站和南海榆林试验站海水全浸、潮差、飞溅条件下进行了4年的暴露试验,并对其防护性能进行了讨论。试验结果表明,环氧聚氨脂漆的耐海水腐蚀性能比较好,尤其是环氧改性聚氨脂WHD8401漆更为优良。     

空间材料的原子氧侵蚀理论和预测模型

低地轨道环境中的原子氧对航天器材料的侵蚀导致材料的性能变坏甚至失效，原子氧的侵蚀机理和防护技术是当前空间环境效应研究的热点．在对原子氧效应机理已有理解的基础上，准确预测空间材料在低地轨道环境中由原子氧引起的侵蚀效应，可对设计者在工程选材和飞行器设计提供帮助。本文综述了近年来发展的原子氧与空间材料相互作用的理论模型和侵蚀速率预测模型，并对各种模型进行了分析，也指出了关于原子氧效应的研究重点．     

原子氧对加成型硅橡胶性能的影响

采用同轴源型原子氧发生装置对有机硅橡胶进行地面模拟试验,经扫描电镜(SEM)、X光电子能谱(XPS)、衰减全反射傅立叶变换红外光谱(ATR FT-IR)等分析,结果表明:分子量较低的基胶制备的硅橡胶具有较好的抗原子氧辐照能力;而添加有经硅酸钾包覆处理的ZnO填料的有机硅橡胶则耐原子氧作用变差.     

SiO_2对MoS_2/酚醛环氧树脂涂层原子氧辐照前后组成与性能的影响

为了有效降低低轨道原子氧辐照对黏结固体润滑涂层摩擦学性能的影响,满足航天器机械运动机构对空间润滑材料高可靠、长寿命的要求,在MoS_2/酚醛环氧树脂涂层中添加六甲基二硅胺烷修饰的SiO_2,制备了复合涂层,并用原子氧地面模拟装置进行辐照.分别采用X射线光电子能谱(XPS)、CSM摩擦磨损试验及扫描电子显微镜(SEM)分析了涂层原子氧辐照前后的化学组成、摩擦磨损性能及磨痕形貌.结果表明:添加SiO_2在一定程度上提高了MoS_2/酚醛环氧树脂涂层的抗原子氧剥蚀和摩擦磨损性能;添加2%SiO_2的涂层在原子氧辐照前后摩擦系数最低,耐磨性能最佳;当SiO_2添加量为1%时,涂层辐照前后的耐磨寿命最长.     

空间辐射与原子氧环境对导电型热控薄膜性能影响

对研制的导电型柔性(Kapton基)热控薄膜光、电、热性能及在空间环境辐照与原子氧环境作用下的稳定性作了探讨.研究表明,低面电阻值TO膜的稳定性明显优于高面电阻值TO膜,Ge/Kapton膜的面电阻与高面电阻值TO膜相当(107～109Ω/□),但稳定性明显优于高面电阻值TO膜,环境作用对导电型热控薄膜的太阳吸收率αs、热发射率ε的影响不大.     

涂层材料的断裂分析(英文)

和基体厚度相比,涂层很薄,因此细观力学模型可把基体作为半无限弹性体。由于涂层和基体材料的膨胀系数及弹性系数不匹配,涂层材料中残余热应力的解析解为 E_c/(1-γ_c)·(α_s-α_c)△T。用有限元法校核,该应力和解析解吻合得好。通过对涂层产生裂纹驱动力和断裂韧性的讨论,提出了抗裂涂层厚度公式。     

SiC 晶须表面成分和涂层对抗氧化性的影响

用 XPS、BET 和 EPR 方法对五种 SiC 晶须的表面成分、比表面、Si 悬挂键进行了测定。用TG-DTA 方法研究了表面涂层和未涂层的 SiC 晶须的抗氧化性能。结果表明:SiC 晶须的抗氧化性主要取决于起始表面氧含量;在表面涂覆 Al_2O_3,SiO_2和 Mullite 后,SiC 晶须无论是表面抗氧化性和体积抗氧化性均得到显著改善。表面抗氧化性的改善是由于涂层使 SiC 表面 Si 悬挂键减少,而体积抗氧化性改善是由于涂层增加了氧扩散阻力。     

涂层及热处理状态对碳纤维机械性能的影响

本文系统研究了热处理对具有Ni、SiC、SiC-Ni双涂层的碳纤维机械性能的影响。结果表明,碳纤维拉伸强度随SiC涂层厚度增加而提高,涂SiC碳纤维断裂方式为纤维拔出型。经热处理后涂SiC碳纤维性能不下降。涂SiC-Ni碳纤维随热处理时间延长而缓慢下降,涂Ni碳纤维性能下降最快。分析了碳纤维性能下降的原因及碳纤维在不同条件下的断裂机制。     

镀膜角反射器空间辐照环境效应研究

角反射器作为激光测距的合作目标,早已得到广泛地研究和应用,但对镀反射膜角反射器的相关研究,文献显示却比较少。通过对镀制了金属反射膜的角反射器进行空间环境模拟试验,结合激光反射率测试,研究了空间辐照环境对镀膜角反射器光学性能的影响。在经过电子、质子辐照以及紫外辐照试验后,镀膜角反射器表现出良好的空间辐照环境稳定性。     

防热材料高温烧蚀-相变特性的细观研究

通过高温环境下防热材料体积烧蚀机理的分析,利用细观力学的Eshelby等效夹杂方法研究了材料烧蚀-相变特性和热力学性能变化规律。假设材料热化学反应后热解生成相介质统计均匀分布,考虑了热解反应产生的气孔与固体相介质之间的相互作用,预报了不同基体材料弹性模量随温度、加温速率之间的变化关系,并与实验结果对照,吻合较好。     

Ag包复WC,C粉末触头材料的组织与性能

用化学镀在ＷＣ，Ｃ粉末表面包复了一层Ａｇ，改善了不同粉末间的浸润性，增强了颗粒间结合强度，使Ａｇ－ＷＣ－Ｃ系触头材料中各相分布均匀，性能提高。     

C/ Ti 原子比对反应火焰喷涂TiC/ Fe 复合涂层组织结构和硬度的影响

以TiFe 粉和碳的前驱体(石油沥青) 为原料, 用前驱体碳化复合技术制备了Ti-Fe-C 反应喷涂复合粉末, 并采用普通火焰喷涂技术成功制备了TiC/ Fe 陶瓷金属复合涂层。研究了不同C/ Ti 原子比对反应火焰喷涂TiC/ Fe 复合涂层相组成、显微结构和硬度的影响。结果表明, 前驱体碳化复合技术制备的Ti-Fe-C 系反应喷涂复合粉末中C/ Ti 原子比是影响涂层相组成、显微结构和硬度的关键因素。C/ Ti 原子比不同, 涂层的相组成和硬度不同; 随着C/ Ti 原子比增大, 涂层中TiC 团聚富集区增大, 涂层的孔隙率也随之增大。      

定向纳米碳管表面有机和无机膜的制备

在AAO ( 阳极氧化铝 ) 模板上的定向纳米碳管表面制备了有机和无机膜。一种是采用真空蒸镀的方法沉积酞菁铜 ( CuPc ) 有机膜,另一种是用电沉积的方法在碳管表面沉积钴金属膜。对所镀的膜层进行了扫描电镜和透射电镜观察,结果表明:在纳米碳管表面获得了均匀的有机和无机涂层。它们的区别是蒸镀方法使纳米碳管背面不能获得涂层,而电镀方法能在整根纳米碳管上获得均匀涂层。