空间粒子辐射环境下石墨膜力学性能的演变规律

目的将石墨膜置于9×10^5~9×10^7 rad(Si)总剂量下获得辐射改性石墨膜材料,探讨空间粒子辐射作用下石墨膜拉伸强度的演变规律。方法采用SEM、XRD、煅烧分析及XPS等手段分析石墨膜的结构及成分。结果石墨膜为有序堆积的层状结构,层间距为0.3355 nm,碳的质量分数高达99.75%,挥发分的质量分数为0.04%,灰分的质量分数为0.21%,XPS只检测到C1s及O1s峰。石墨膜的平均热膨胀系数为负值,且其峰值仅为-1.33×10^-6/℃,具备出色的结构稳定性。空间粒子辐射环境模拟试验表明,随着辐射剂量的升高,石墨膜的拉伸强度逐渐衰减,在更高剂量辐射下,石墨膜的拉伸强度趋向稳定。通过Raman光谱仪对辐射石墨膜结构的分析,揭示了力学性能的演变机理。结论辐射石墨膜的拉伸强度与其缺陷含量有很大的相关性,未经过辐射的原始石墨膜的缺陷含量最低,其拉伸强度最大,随着石墨膜的缺陷含量逐渐增多,其拉伸强度逐渐降低。