不同能量电子辐照下星用瑞侃导线性能退化研究

目的研究卫星上外露导线在空间辐射环境下的耐受能力。方法通过分析GEO轨道下在轨10年航天器外露瑞侃导线的辐照环境,研究低能和高能电子对导线性能的影响,地面模拟试验参数选择能量分别为45 keV和1 MeV,注量率均为8.3×10^10 e/(cm^2·s),总注量均为2×10^16 e/cm^2。考察瑞侃导线力学性能(断裂伸长率、拉伸强度)和电性能(击穿电压)的退化情况,并用XPS和SEM测试分析手段,对其电子辐照损伤机理进行研究。结果在不同能量电子辐照下,瑞侃导线的力学性能均略有下降,没有显著区别,而电学性能严重退化,且低能电子较高能电子对其电学性能影响更为严重,其击穿电压分别下降了100%和50%。结论通过剂量-深度分布计算,45 keV入射电子能量全部沉积在样品表层下数微米的深度范围内,完全被导线外皮吸收,对样品的损伤较大;而1 MeV入射电子能量绝大部分穿透表皮沉积在样品铜芯中,因而其性能退化情况相对低能电子较小。进一步的,通过SEM和XPS测试和分析发现,电子辐照造成瑞侃导线分子链降解,形成自由基以及气体,自由基的再交联是造成瑞侃导线损伤的重要机理。     

石墨形态对聚丙烯性能的影响研究

利用不同形态的石墨通过熔融共混的方法来对PP进行改性,实验发现石墨形态对PP的力学性能、结晶行为等有着不同的影响。粉状石墨有利于提高PP的熔融指数和断裂伸长率,最佳填充质量分数为1%;片状石墨有利于提高PP的拉伸强度、结晶速度和结晶度,最佳填充质量分数为3%;在增韧PP方面,粉状石墨和片状石墨具有相同的效果,PP的冲击强度随石墨填充比例的增加而逐渐提高。     

深圳市天然γ辐射空气吸收剂量率调查

从2007年至2011年在深圳市进行了天然γ辐射空气吸收计量的调查.调查结果显示：全市天然辐射外照射空气吸收剂量率的变化范围为（4.87 ～17.68）×10^ 8Gy/h,平均值为10.00 ×10^ 8Gy/h,与广东省平均水平相当,稍高于全国平均值,属于正常天然本底范围;天然辐射外照射致深圳市居民人均年有效剂量当量（0.22 ～ 1.08） mSv,低于广东省与全国的平均水平;集体有效剂量当量54.32×10^2man· Sv.     

石墨烯薄膜原子氧剥蚀行为及电阻特性

目的研究石墨烯薄膜在原子氧空间环境的适应性,为其在航天器上应用提供参考。方法采用刮涂法制备石墨烯薄膜,将石墨烯薄膜材料及石墨烯电阻传感器置于微波源原子氧设备内开展原子氧试验,原子氧剂量分别为3.0×10^20 atoms/cm2和7.5×10^20 atoms/cm^2,研究薄膜表面形貌、结构、成分及电阻性能的变化。结果采用刮涂法可制备氧含量较低的石墨烯薄膜,原子氧剂量为7.5×10^20 atoms/cm^2情况下,石墨烯薄膜的厚度损失为5.3μm,原子氧反应率为7.14×10^-25 atoms/cm^3。原子氧作用后,石墨烯薄膜中碳原子无序程度增大,C—O、—COOH官能团含量降低,C=O官能团含量增加。石墨烯电阻传感器的R0/R比值随原子氧剂量增加线性降低,0.8μm厚度薄膜可探测最大原子氧剂量为5×10^19 atoms/cm^2,增加薄膜厚度有望提高传感器的使用寿命。结论得到了石墨烯薄膜厚度损失、原子氧反应率、微观结构及电阻特性的变化规律,可为石墨烯薄膜的空间应用提供技术支撑。     

临近空间环境对飞艇蒙皮织物材料力学性能的影响研究

目的研究飞艇蒙皮材料在临近空间环境下的力学特性。方法根据临近空间环境的特征参数,制定空间环境地面模拟实验方案,包括高低温、紫外环境和臭氧环境下地面模拟实验方案。然后以聚氨酯涂覆Nylon织物为例,研究临近空间环境对飞艇蒙皮材料力学特性的影响,并通过红外红外光谱和原子力显微镜研究其影响机理。结果与未经高低温循环相比,弹性模量增加了11%,拉伸强度的最大变化不超过5%;经过48～240h紫外线辐照后,弹性模量提高了22%～34%,拉伸强度几乎没有变化;通过臭氧老化后,材料弹性模量的增加幅值约为6%,拉伸强度逐渐降低。结论紫外辐射对于聚氨酯涂覆Nylon织物材料弹性模量的提升效应大于高低温和臭氧老化,但对其强度的影响明显小于高低温和臭氧老化,臭氧老化对材料强度影响大于高低温和紫外辐射。     

表面处理对剑麻纤维/PE复合材料的影响

为改善剑麻纤维/PE复合材料的性能,对剑麻纤维分别进行了碱处理、热处理及硅烷偶联剂处理,使用双螺杆挤出机制备了剑麻纤维质量分数分别为10%、20%、30%的剑麻纤维/PE复合材料,并对复合材料的拉伸、弯曲、冲击性能以及吸湿性进行了分析。结果表明,经硅烷处理、剑麻纤维质量分数为30%的复合材料的拉伸强度和杨氏模量相比纤维含量相同但未经处理的复合材料分别提高了18%和32%;经碱处理后,剑麻纤维含量相同的复合材料的弯曲强度提高了37%;经过表面处理后,复合材料的冲击强度都有不同程度的降低。此外,随着剑麻纤维含量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、杨氏模量得到提高,冲击强度和断裂延伸率则有所降低。经表面处理的复合材料的吸水率与未经处理的复合材料相比明显降低。     

渗滤液腐蚀黏土衬垫的力学特性及孔隙变化

为研究在垃圾渗滤液腐蚀条件下原状黏土衬垫的服役功能变化规律,该文通过柔性壁渗透试验、三轴剪切试验、核磁共振试验和扫描电子显微试验,研究不同质量分数垃圾渗滤液对原状黏土的渗透、抗剪强度特性和孔隙结构的破坏规律。试验结果表明,原状土的渗透系数时程曲线的峰值和稳定值均与垃圾渗滤液浓度呈负相关,渗滤液溶液质量分数为0%～100%,原状土渗透系数为0.29×10~(-9)～6.13×10~(-9)cm/s,均满足填埋场衬垫的防渗要求。原状黏土的粘聚力c和内摩擦角φ随渗滤液质量分数的增大而减小,溶液质量分数ω由0%增加至100%,c、φ值分别降低了29.81%和50.00%。垃圾渗滤液对土样孔径为0.01～0.75μm孔隙影响较为显著,对11.06～67.87μm孔径的孔隙影响较弱。溶液质量分数由25%增长至100%,孔径为0.01～0.75μm的孔隙体积减小了10.54%～60.08%。     

星用热缩套管力学性能钴源辐照效应研究

目的研究星用热缩套管的力学性能(断裂伸长率和拉伸强度)在空间辐射环境中的退化情况。方法利用钴源放射的γ射线模拟地球轨道粒子辐照环境,通过表面形貌分析、辐解气体分析、X射线光电子能谱分析、红外光谱分析等多种手段分析热缩套管力学性能退化的原因。结果辐照后热缩套管颜色变深,力学参数出现严重退化现象。在最大辐照剂量下,材料断裂伸长率由414.3%下降为0.06%,拉伸强度由17.43 MPa下降为2.15 MPa,热缩套管原有力学性能几乎完全丧失。结论热缩套管主链出现断链现象,生成可挥发的CO2,CH4等气体,从而导致样品力学性能严重退化。     

有机肥基可降解膜成膜助剂的优选及膜性能研究

研发可降解膜对于缓解由传统塑料膜引起的土壤环境污染具有重要意义.在不同的生物可降解材料中,利用有机肥中丰富的纤维素、半纤维素和腐殖酸为骨架材料制备生物可降解膜成为一种新的选择,而成膜助剂是有机肥制备可降解膜的关键.为了探究膜制备过程中成膜助剂对膜性能的影响,分析成膜助剂对有机肥可降解膜的作用机理以及膜的降解规律,以海藻酸钠、丙三醇、戊二醛和羧甲基纤维素钠为成膜助剂,通过正交设计试验,以拉伸强度、断裂伸长率与气体透过性为指标,对成膜助剂最佳浓度进行优化.结果表明：当海藻酸钠、丙三醇、戊二醛和羧甲基纤维素钠添加量(以质量分数计)分别为0.70%、1.00%、0.20%和1.00%时,有机肥可降解膜的综合性能最佳,其中机械性能中的拉伸强度为16.88 MPa、断裂伸长率为28.47%,氨气和二氧化碳透过系数分别为1.23×10^-11和1.03×10^-11g·m/(m²·d·Pa).光谱学分析结果表明,成膜后羟基、羧基、醛基等官能团含量和结晶度均有增加,因而实现了松散有机肥成为稳定性的可降解膜材料.土壤掩埋试验结果表明,膜材料降...     

磁溅射法制备TiO2/PTFE复合膜及其性能研究

目的研究磁控溅射法在聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜上负载TiO_2,制备TiO_2/PTFE复合膜。方法利用接触角、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、拉伸强度等对复合膜亲水性、元素、形貌和机械强度进行测试,通过控制变量法研究了溅射时间、溅射功率对膜性能的影响及对复合膜对甲基橙的降解性能。结果在溅射功率为40 W,溅射时间为90 s时,TiO_2/PTFE复合膜的亲水性和拉伸强度相对较好,甲基橙的去除率达97%,降解效果好。结论通过实验可以优化出磁控溅射的工艺参数,制备出物理性能优异,并具有较高的光催化活性的负载型纳米催化剂。     

PI纤维在空间带电粒子辐照下的力学性能损伤

目的研究聚酰亚胺(PI)纤维在电子辐照、质子辐照、应力耦合质子辐照条件下力学性能的损伤行为。方法采用中国科学院长春应用化学研究所自主合成并纺丝制备的聚酰亚胺纤维,在空间环境模拟设备辐照的条件下,研究空间带电粒子对聚酰亚胺纤维辐照后的力学损伤行为,并通过XQ-1型纤维强度仪对辐照前后的样品进行拉伸试验。结果在低能电子辐照条件下,聚酰亚胺纤维的拉伸强度、模量和断裂伸长率均有所降低,但变化不太显著;高能电子辐照会提高材料的模量;质子辐照后,材料的拉伸强度和断裂伸长率随着辐照注量的增加明显降低;单一施加5%的应变会使聚酰亚胺纤维的拉伸力学性能有一定量下降。与单一应变样品相比,应力耦合质子辐照样品的拉伸强度和断裂伸长率进一步下降,但是与单一质子辐照样品相比,应力耦合辐照样品的拉伸强度和断裂伸长率都更高。结论无论是在低能电子辐照条件下,还是在高能电子辐照条件下,电子辐照对聚酰亚胺纤维力学性能影响均较微弱,而质子辐照会较大程度地降低材料的力学性能,增加应力耦合效应之后,质子辐照对材料的力学性能影响减弱。     

嵌入式碳纳米管电极差分脉冲伏安法测定湖泊沉积物中铅

制备嵌入式多壁碳纳米管修饰石墨电极（ESCFE）,利用循环伏安法研究铅（Pb）的电化学行为及反应机理,结果表明,铅在修饰电极表面出现了一对明显的准可逆的氧化还原峰,发生了2质子的电化学氧化反应。用差分脉冲伏安法研究了铅离子浓度与其峰电流的线性关系,线性范围为1．8×10^-7～1．0×10^-5g／L,线性方程为：ipa（μA）=0．12＋1．471c×10^6（g/L）,r=0．9999,检出限为6．0×10^-8g／L,RSD％为1．015（n=5）。利用本法对湖泊沉积物中铅进行测定,样品铅含量：0．218～0．6317mg／kg,RSD：3．3％～6．2％,加标回收率：94．3％-106．6％。     

短时冲击负荷对不同粒径分布陶粒曝气生物滤池性能的影响

通过比较装有2种粒径分布（大粒径、小粒径陶粒堆积密度分别为4．5×10^2和5．4×10^2kg／m^3）的陶粒曝气生物滤池对溶解性化学需氧量（sCODCr）及NH4^＋-N、浊度的去除情况,考察短时水力冲击负荷及有机冲击负荷对不同粒径分布曝气生物滤池性能的影响。结果表明,对于2种粒径的陶粒曝气生物滤池,短时水力冲击负荷几乎不降低sCODCr及NH4^＋-N的去除率,但导致浊度去除率的下降,说明曝气生物滤池有较强的抗短时水力冲击负荷能力;短时有机冲击负荷的增大导致sCODCr及NH4^＋-N去除率的降低,但对浊度的去除却影响很小,而在解除冲击负荷后去除率很快恢复正常水平,说明大粒径滤池比小粒径滤池有较强的抗NH4^＋-N短时冲击的能力,但小粒径滤池比大粒径滤池有较强的抗sCODCr短时冲击的能力,并能保持较高的浊度去除率。     

空间环境下碳纤维/双马树脂基复合材料的性能演化及损伤机理

目的基于碳纤维/双马树脂基(CF/BMI)复合材料在航天结构材料中广泛的应用前景,研究其性能演化及损伤机理,为评估与预测其在空间环境下的服役性能及寿命提供理论依据。方法利用地面试验装置模拟不同的空间环境因素包括真空热循环、质子辐照和电子辐照,利用动态力学分析(DMA)、热重分析(TGA)、X射线光电子能谱(XPS)、热膨胀分析、原子力显微镜(AFM)和力学性能测试等手段系统地研究CF/BMI复合材料在空间环境下的性能变化及损伤行为。结果真空热循环能够引发复合材料产生脱气行为与界面脱粘效应,使其横向拉伸强度退化,弯曲强度和层间剪切强度受到热循环初期固化交联作用的影响,呈现先升高后降低的变化趋势。质子辐照导致材料表面层化学键断裂及碳化,使力学性能及热性能受到一定程度的损伤。电子辐照能够引发辐照交联和辐照降解作用,在较高束流量辐照下降解作用占据主导地位成为复合材料力、热性能退化的决定性因素。结论预期研究成果为CF/BMI复合材料在空间环境下的服役性能及寿命的评估与预测提供了必要的理论依据。     

聚合反应时间对聚酰亚胺基碳膜结构和性能的影响研究

目的 系统研究前驱体聚合反应时间对PI膜及其碳化、石墨化后薄膜结构和性能的影响规律。方法 通过调整聚合合成聚酰胺酸(PAA)溶液过程中的反应时间,制备石墨膜前驱体聚酰亚胺(PI)原膜,将不同工艺条件下制得的PI膜进行碳化、石墨化处理,得到高导热率石墨膜。利用扫描电镜、红外光谱、拉曼光谱仪和LFA激光闪射仪对制备的PI膜、碳化膜及石墨膜的微观结构和热导率进行检测。结果 随聚合反应时间的延长,PI膜酰亚胺化程度和石墨膜的石墨化程度及导热性能先增高、后降低。反应时间为3 h时,制得的石墨膜结构致密,石墨片层取向性好,导热性能最好,热导率可达765.2 W/(m.K)。结论 PI膜前驱体聚合反应时间显著影响PI膜酰亚胺化的程度和有序度,进而影响石墨膜的定向性和导热性能。     

海水环境下玻璃纤维增强复合材料力学性能演化规律研究

目的 研究海水环境下海流能发电机组叶片用玻璃纤维复合材料力学性能的变化规律.方法 在实验室内通过海水浸泡试验、拉伸试验、弯曲试验以及剪切试验,测定叶片用玻璃纤维树脂基复合材料的吸水特性,以及在人工海水介质中各项力学性能参数的演变规律.结果 随着浸泡时间的增加,玻璃纤维树脂基复合材料吸水率先逐步增大、后趋于稳定,总吸水率约0.075％.抗拉强度呈先降低、后提高、又降低的趋势,抗拉强度最高可超过1100 MPa,最小值约为940 MPa.弹性模量和弯曲强度呈逐渐降低的趋势,弹性模量降幅约9.5％,弯曲强度降幅约为30％.弯曲模量变化起伏不定,变化幅度在15％以内.材料剪切强度呈先增大、后降低的趋势,最小值为189 MPa,较初始值高10 MPa.剪切模量呈先降低、后提高的现象,在浸泡28 d时,剪切模量最小,为16.4 GPa.结论 玻璃纤维增强树脂基复合材料经过长期海水浸泡后,拉伸及抗剪切性能略有降低,但降幅不大,抗弯性能下降明显,需要在叶片结构设计和强度计算时,充分考虑抗弯性能衰减的负面影响.