原子氧对不锈钢的作用

目的研究空间原子氧辐照对不锈钢性能的影响。方法将不锈钢试样置于束流密度为2.5×10~(16)atoms/(cm~2·s)的原子氧束中进行辐照试验,最长辐照时间为300 min。研究随辐照时间增加,试样质量、光学性能、接触角、耐磨性能、耐腐蚀性能的变化。结果原子氧辐照后,不锈钢表面生成氧化物质量增加;随辐照时间增加,试样光谱反射系数呈下降趋势,太阳吸收比增加;原子氧作用导致不锈钢接触角增大,耐磨性能提高,耐腐蚀性能下降。结论得到的不锈钢原子氧环境效应数据,可为其在低轨航天器上的应用提供理论基础。     

原子氧作用下聚合物薄膜材料表面形貌变化研究综述

原子氧作用造成航天器用聚合物薄膜的表面形貌发生显著变化,服役性能下降。基于此,从试验和仿真2个方面对相关研究进行了综述,总结了聚酰亚胺薄膜粗糙度及透过率随原子氧通量的变化,发现随累积通量增加,薄膜表面粗糙度增大,造成其透过率下降,但变化规律仍不清楚。对改性聚酰亚胺薄膜、其他聚合物薄膜及空间环境协合效应下聚合物薄膜的形貌变化进行了分析,分析了原子氧与聚合物材料作用仿真方法,对原子氧掏蚀形貌仿真结果进行了总结,指出了聚合物薄膜形貌变化机理研究中的关键科学问题。     

防静电热控材料低能质子辐照试验研究

防静电热控材料是航天器上常用的热控材料之一,其在空间环境下的性能退化是航天器设计中必须考虑的问题。对几种航天器上常用的防静电热控材料进行了低能质子辐照试验,并原位测量样品的太阳吸收率和表面电阻率,对低能质子辐照下的性能退化规律进行了初步分析。试验结果表明,在低能质子辐照下,这3种材料的太阳吸收率都有不同程度的上升,而表面电阻率则呈现下降的趋势。     

硅基底增透膜典型自然环境适应性评价研究

目的 掌握硅基底增透膜在自然环境中的环境适应性。方法 采用棚下暴露试验方法,开展硅基底增透膜样品自然环境试验。以0.5、1、1.5、2 a为检测周期,测试样品外观形貌、微观形貌、光谱透射比和表面化学成分等性能,根据性能随试验时间和试验环境的退化规律来对硅基底增透膜的环境适应性进行评价。结果 经过0.5 a的湿热雨林(版纳站)、暖湿酸雨(江津站)、寒冷(漠河站)、南海岛礁(永兴岛站)气候环境试验,硅基底增透膜光谱透射比出现少量下降,表面部分区域出现了明显的变色和脱膜,样品已失效。随着试验时间的延长,变色和脱膜区域变多、变大,光谱透射比出现明显下降,尤其是经过2 a南海岛礁气候环境试验后,光谱透射比下降了80%左右。结论 对各性能参数进行比较,硅基底增透膜在南海岛礁气候环境中的环境适应性最差,其次是暖湿酸雨气候环境,再次是湿热雨林气候环境,相对好一点的是寒冷气候环境。     

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。     

铝合金表面铈转化膜的生长与耐蚀性

将6063铝合金试样用10g／LCe（NO3）3·6H2O处理1min-24h,采用增重实验、盐雾试验和全浸腐蚀试验研究了铈转化膜的生长和耐蚀性能。结果表明,在初期试样增重随成膜时间线性增加,15min后增重变缓,30min后波动下降。转化膜的耐蚀性能受膜厚和裂纹联合控制,成膜时间在30min内,随成膜时间增加,耐蚀能力增加;30min后由于膜层开裂渐成主导控制因素,随成膜时间增加耐蚀性下降。     

航天器材料空间环境适应性评价技术

航天器及其使用的材料在轨服役期间要经受真空、热循环、辐照、原子氧及碎片等空间环境的作用,航天器材料的空间环境适应性是其区别于其它材料的一项重要质量特性,评价其适应性是航天器材料质量保证工作的重要内容。推进评价技术的发展,实现航天器材料质量,可以保证各个环节中对材料空间环境适应性的有效分析、评估与控制,是促进航天器可靠性提升所面临的一项重大问题。针对原材料选用、认定、复验等环节中的应用需求,分析了空间环境适应性评价技术目前存在的差距,并对今后的发展进行了展望。     

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。     

石英E1′心电子自旋共振信号强度的热活化研究

石英E₁′心是一种重要的顺磁性缺陷,其热活化ESR信号强度的最大值有许多新的应用,但对于获取E₁′心信号强度最大值的方法尚存不同的认识。为了进一步研究和探讨石英E₁′心信号的增强机理及石英E₁′心ESR信号强度最大值的获取方法,采用电子自旋共振（ESR）技术测量了两个冰碛物样品在300℃等温加热前和加热后石英E₁′心的ESR信号强度,结果表明：在室温下,石英E₁′心信号强度随辐照剂量的增加而增强是由于伪E₁′心的形成而造成的;而石英E₁′心信号强度随辐照剂量增加而减弱可能是因为辐照使已增强的E₁′心产生衰退。300℃的等温热退火实验（分为15 min和20 min）结果表明：获取E₁′心ESR信号强度的最大值需要人工辐照,人工辐照的作用不仅是提供更多的空穴,而且可能更有利于氧空位向E₁′心转化。     

微波辐照再生载苯酚活性炭的实验研究

在无载气、无预处理条件下,将载苯酚的饱和活性炭放入微波炉中再生.通过改变微波辐照功率、辐照时间、能量密度、活性炭处理量和活性炭再生次数,研究微波再生活性炭的效果及影响因素.结果表明,活性炭再生率随微波辐照功率、辐照时间和能量密度的增加而逐渐提高,且高微波辐照功率更有利于活性炭再生和能量利用.10 g饱和活性炭在700 W微波辐照功率下再生5 min,再生率为74%,而在300 W微波辐照功率下再生45 min,再生率可达96%;此外,活性炭再生量越大,能量利用率也越高.研究还表明,微波辐照能实现活性炭的反复多次再生,再生炭的吸附性能可部分或完全恢复.微波再生载苯酚活性炭过程中,部分苯酚随水分蒸发,大部分苯酚经高温裂解为CO₂,少部分裂解为链状有机物或缩合为环状有机物.      

高性能聚醚醚酮紫外光加速老化行为研究

目的 研究特种工程塑料聚醚醚酮(PEEK)在紫外光照射实验室加速条件下的老化行为。方法 对PEEK塑料采取紫外线光老化方式进行试验,对老化前后的样品进行外观变化、力学性能、热性能、微观结构表征与分析,明确紫外环境因素对材料的性能影响,进而确定PEEK塑料在紫外光条件下的老化行为。结果 随着紫外光老化时间的增加,PEEK样品表面变黄,颜色加深,出现鼓包与裂纹等宏观与微观损伤。样品内部力学性能、热性能、红外特征吸收峰、元素含量与价态没有明显变化,样品表面热性能下降,傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)特征吸收峰变化明显。结论 PEEK塑料表面对紫外光比较敏感,在紫外光的照射下容易发生表层的分解,短时间内不会引起材料整体热性能及力学性能的明显变化。     

光催化剂Bi3.84W0.16O6.24在模拟太阳光下对双酚A的降解

采用水热合成法在pH12的条件下合成圆片状Bi3.84W0.16O6.24催化剂.通过XRD、FESEM、TEM、UV-vis漫反射等表征分析Bi3.84W0.16O6.24的物相、形貌和吸光性能.以双酚A(BPA)为目标污染物,研究了Bi3.84W0.16O6.24在模拟太阳光辐射下的光催化反应活性.设计L18(37)正交试验研究了BPA初始浓度、催化剂投入量、反应溶液pH值以及光催化反应时间对Bi3.84W0.16O6.24光催化降解BPA的影响.正交试验的极差和方差分析结果表明,BPA初始浓度和反应时间影响非常显著,催化剂用量影响显著,反应溶液pH值影响不显著,初始浓度和催化剂量的交互作用很小.在BPA初始浓度为20mg/L、催化剂量2g/L、反应溶液pH7、反应时间为90min的条件下Bi3.84W0.16O6.24对BPA去除率达99.5%,TOC去除率为86.0%,BPA的降解符合一级反应动力学.     

太阳电池阵基板原子氧防护膜试验评价研究

对太阳电池阵基板用涂有有机硅／SiO2杂化涂层的Kapton膜进行的工程化应用试验评价研究进行了介绍。通过真空下材料的出气试验,对材料的总质量损失（TML）和可凝挥发物（CVCM）进行了测试。进行了温度冲击试验、粒子辐照试验,对涂层的环境耐受性进行了研究。通过原子氧试验,对带涂层薄膜的原子氧剥蚀率进行了研究。此外还对涂层薄膜进行了力学性能试验和粘接性能试验,对带涂层薄膜的拉伸强度、胶接剪切性能及与基板胶接后的剥离性能进行了测试。试验结果表明防护涂层满足工程应用的技术要求。     

Enhanced photocatalytic activity of fish scale loaded TiO2 composites under solar light irradiation

Fish scale (FS) loaded TiO₂ composites were investigated as photocatalysts in degradation of Methyl Orange under solar light irradiation. Composites were prepared through sol-gel method by varying mass ratio of TiO₂/FS at 90:10, 70:30 and 50:50, respectively. The catalysts prepared in this study were characterized by using XRD, SEM, FT-IR and nitrogen sorption. The effects of solar irradiation, mass ratio of TiO₂/FS composites, irradiation time and catalyst loadings were studied. Synergistic effect was found in TiO₂/FS of 90:10 composite which performed higher photocatalytic degradation than synthesized TiO₂ under solar light irradiation. However, further increasing fish scale content in the composites reduced the photocatalytic activity drastically. Under solar light irradiation, all the catalysts in this study exhibited photocatalytic activity, except TiO₂/FS of 50:50 composite that only acted as a weak biosorbent without performing any photocatalytic property. Photocatalytic degradation increased with increasing catalyst loading and irradiation time but decreased with increased of initial dye concentration.     

给水厂污泥颗粒制备及对铜离子的吸附行为

将给水厂污泥和粘土以质量比1：2制备了一种新型污泥颗粒,考察其对溶液中铜离子的吸附行为.结果发现,污泥颗粒对水中铜离子具有良好的吸附效果,对铜的吸附量随时间增加而增大,180min时可达最大吸附量的85%左右,吸附过程符合准二级吸附动力学方程;Langmuir等温吸附方程式可较好拟合不同温度时的吸附数据,且温度越高,平衡吸附量越大.多种重金属离子共存时,污泥颗粒仍优先吸附铜离子.pH值可显著影响污泥颗粒对铜离子的吸附,pH<5时,污泥颗粒对铜离子的吸附去除率随pH值升高而增大,pH=5时吸附去除效果最好.采用扫描电镜、红外光谱等对吸附铜离子前后的污泥颗粒进行表征,发现污泥颗粒表面粗糙、孔隙发达,含丰富表面基团,能够通过静电吸引、羟基取代和表面络合吸附铜离子.     

空间站原子氧环境仿真研究

目的预估空间站在轨期间遭受的原子氧撞击通量。方法通过对空间站构型进行建模,轨道、姿态参数设定,应用Kepler计算方法对空间站在轨20年的原子氧积分通量进行初步的仿真计算和分析。结果得到了航天器各个微元表面的原子氧积分通量数据。结论通过数据分析可知,迎风方向上经受的最大原子氧通量达到5.79×1022atoms/cm2,综合空间站各个不同位置表面的积分通量数据,可为航天器结构设计与材料选择提供技术支持。     

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。     

微米级空间碎片撞击太阳电池研究

目的评估航天器太阳电池阵遭遇微米级空间碎片撞击后性能的下降程度。方法利用激光驱动飞片发射系统针对硅太阳电池开展系统的试验工作,对太阳电池机械损伤特性及伏安特性进行测试。利用ORDEM2000软件计算航天器所在轨道的碎片通量和速度。结合试验结果,计算航天器太阳电池阵因微米级空间碎片撞击引起的最大输出功率衰减率。结果太阳电池最大输出功率衰减率与溅射区直径呈二次函数关系,与表面污染率近似相等。未来5年天宫一号所在轨道航天器太阳电池因微米级空间碎片撞击引起的最大输出功率衰减率为0.45%。结论利用该研究结果可以预计航天器太阳电池因微米级空间碎片撞击引起的最大输出功率衰减率,为航天器总体设计提供技术支持。