空間充氣結(jié)構(gòu)材料的熱循環(huán)與真空紫外輻照效應(yīng)研究.pdf

1、隨著對(duì)空間資源需求的日益增長(zhǎng)，空間充氣展開(kāi)技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視，而材料技術(shù)是其關(guān)鍵問(wèn)題之一。在低地球軌道飛行的航天器，真空熱循環(huán)與真空紫外輻照等近地軌道空間環(huán)境成為影響空間充氣展開(kāi)結(jié)構(gòu)材料的重要因素。本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外飛行試驗(yàn)、地面模擬試驗(yàn)以及理論研究等所取得的成果調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對(duì)空間充氣結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行地面模擬真空熱循環(huán)與真空紫外輻照的研究工作：利用真空熱循環(huán)地面模擬試驗(yàn)機(jī)研究了真空環(huán)境(10-5Pa)中-120℃～120℃的熱循環(huán)條件

2、下空間充氣支撐結(jié)構(gòu)織物碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂(CF/EP)層合材料、空間充氣展開(kāi)天線(xiàn)反射面鍍鋁聚酰亞胺(Al/Kapton)薄膜的空間環(huán)境效應(yīng)。利用射流式真空紫外地面模擬設(shè)備研究了5～200nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的真空紫外輻照對(duì)Al/Kapton薄膜與空間充氣展開(kāi)天線(xiàn)透射面材料Upilex薄膜的性能影響。
　　真空熱循環(huán)試驗(yàn)前后 CF/EP層合材料的拉伸性能由電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)完成，本文利用掃描電鏡觀(guān)測(cè)試樣表面形貌和拉伸后的斷口形貌。通過(guò)對(duì)熱

3、循環(huán)前后材料熱應(yīng)力、熱膨脹系數(shù)的分析，提出層合板單向零膨脹系數(shù)模型，零膨脹系數(shù)結(jié)構(gòu)在溫度變化環(huán)境下具有良好的尺寸穩(wěn)定性，可滿(mǎn)足空間結(jié)構(gòu)的高尺寸穩(wěn)定性要求。熱循環(huán)后的試樣拉伸強(qiáng)度與拉伸模量由試驗(yàn)測(cè)得。由于受到試驗(yàn)周期的限制，對(duì)于長(zhǎng)期暴露于空間環(huán)境中的層合板材料，其有效拉伸模量很難用試驗(yàn)方法直接測(cè)量，本文采用理論模型進(jìn)行分析。
　　對(duì)于 Al/Kapton薄膜試驗(yàn)分別采用原子力顯微鏡、四探針電阻測(cè)量?jī)x、紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)試其空間環(huán)境

4、試驗(yàn)后的表面形貌、面電導(dǎo)率、光學(xué)反射率。結(jié)果證明熱循環(huán)導(dǎo)致薄膜表面形貌發(fā)生變化，平均粗糙度升高，而表面形貌損傷又引起面電導(dǎo)率和反射率的降低。對(duì)真空紫外輻照后薄膜的觀(guān)測(cè)結(jié)果顯示，輻照后薄膜表面粗糙度升高，紫外波段的反射率與輻照前相比下降明顯。對(duì)于長(zhǎng)期運(yùn)行于低地球軌道空間環(huán)境中的充氣天線(xiàn)，其反射面應(yīng)具有較強(qiáng)的熱穩(wěn)定性能和抗紫外輻照能力。
　　Upilex薄膜經(jīng)不同劑量的真空紫外輻照后，利用X射線(xiàn)光電子能譜儀分析了試樣表面化學(xué)成分和化學(xué)