Novastrat型透明聚酰亚胺薄膜质子和电子辐照效应.pdf

《Novastrat型透明聚酰亚胺薄膜质子和电子辐照效应.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文(工程硕士)Novastrat型透明聚酰亚胺薄膜质子和电子辐照效应EFFECTSOFPROTONANDELECTRONIRRADIATIONONNOVASTRATTRANSPARENTPIFILM董畅哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：V417+.6学校代码：10213国际图书分类号：620.193密级：公开工程硕士学位论文Novastrat型透明聚酰亚胺薄膜质子和电子辐照效应硕士研究生：董畅导师：刘海申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified

2、Index:V417+.6U.D.C:620.193DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringEFFECTSOFPROTONANDELECTRONIRRADIATIONONNOVASTRATTRANSPARENTPIFILMCandidate：DongChangSupervisor：AssociateProf.LiuHaiAcademICDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：Schoolof

3、MaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要本文以Novastrat型透明聚酰亚胺（PI）薄膜在空间薄膜相机上的应用为背景，利用空间带电粒子辐照模拟设备，进行了120keV质子和100keV电子辐照试验，总结了辐照条件下PI膜的光学及力学性能变化规律，采用FTIR和XPS手段分析了PI膜分子内部分基团的变化，并结合拉曼光谱、SEM、EPR及XRD等方法，揭示了PI膜的辐照

4、损伤微观机理。辐照试验表明，在质子辐照下，PI膜在可见光波段的光谱透过率随辐照注量的增加而降低，当注量达到4E15cm-2时，500nm附近的透过率下降24%，平均透过率下降9.387%；通过SEM观察发现，质子辐照后PI膜表面不再平整，出现较多的褶皱，宏观缺陷增加；同时，PI膜的力学性能明显退化，拉伸强度由278MPa下降至115MPa，断裂延伸率由11%下降至4.0%。电子辐照对PI膜光学性能和力学性能的影响明显弱于质子辐照，当束流密度为1E12cm-2/s时，光谱透过率随注量增加单调下降。通过SEM对PI膜拉伸断口分析发现，质子辐照PI膜表面形成

5、了明显的分层现象，质子影响区域与基体间存在大量微裂纹，而且该区域与基体断裂是不同步的。利用DSC、FTIR、XPS及拉曼光谱综合分析表明，在质子射程范围内，质子辐照破坏了PI分子结构中的羰基、醚键、C-F键和酰亚胺环，继而生成O=C=O基团等众多不饱和基团，使表层发生碳化。XRD分析显示，碳化层中存在似于C13N14H8晶体的结构，这种分层结构抗层间撕裂能力较弱，导致力学性能大幅下降；由于电子射程远大于膜厚，辐照后不会形成分层结构。SEM拉伸断口观察发现，镜面区、雾状区和粗糙区面积变小，排布密度增加。综合分析表明，电子辐照造成分子链醚键和羰基断裂，在P

6、I膜内生成大量热解碳自由基，然后通过自由基反应使分子链发生降解，同时生成O=C=O基团。关键词：透明PI膜；质子和电子；光谱透过率；力学性能；辐照损伤IAbstractAbstractInthispaper,basedontheapplicationofNovastrattypetransparentpolyimide(PI)thinfilmonthespacethinfilmcamera,the120keVprotonand100keVelectronirradiationexperimentswereconductedrespectivelyusi

7、ngaspacechargedparticleirradiationsimulationdevice,andthechangesintheopticalandmechanicalpropertiesofthefilmsweresummarized.ThechangesintheintramoleculargroupsofthePIfilmswereanalyzedbymeansofFTIRandXPS,combinedwithmeansofSEM,EPRandXRD,themicroscopicmechanismoftheirradiationdama

8、geofthePIfilmswasrevealed.Irradiationexperiment