酰亚胺的原子氧侵蚀效应与防护技术研究毕业论

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1、聚酰亚胺的原子氧侵蚀效应与防护技术研究第一部分引言PI/POSS杂化材料的制备及抗原子氧侵蚀性能3有机硅/POSS杂化涂层制备及抗原子氧侵蚀性能4离子注入改性有机硅涂层抗原子氧侵蚀性能聚酰亚胺的原子氧侵蚀效应5第二部分研究内容第三部分结论主要内容1一、引言近地轨道（LowEarthOrbit,LEO）为距地面200~700km的高空，主要运行：对地观测卫星、气象卫星、载人飞船、航天飞机和空间站等。原子氧对航天材料表面的腐蚀可导致材料性能的退化和机械性能下降。原子氧O2O+Ohυ高能量高通量高活性原子氧是近地轨道中最危险的因素2抗原子氧防护涂层一、引言无机涂层有机

2、涂层有机-无机杂化SiO2和Al2O3含硅含磷含氟聚酰亚胺/SiO2研究热点脆性，开裂裂纹脱落掏蚀黄河壶口表面张应力有机硅/SiO23无机相的团聚采用侵蚀速率（或称反应系数，Re）对AO侵蚀进行定量表征：F——入射AO通量（atom/cm2/s）T——暴露时间（s）A——暴露的表面面积（cm2）r——材料的密度（g/cm3）ΔM——质量损失（g）2.45GHz微波源氧等离子体低压高密度氧等离子体可控中性原子氧束流氧气ECR磁约束加速中和设备与表征单位：cm3/atom二、聚酰亚胺的原子氧侵蚀效应4聚酰亚胺聚酰亚胺的分子结构式示意图二、聚酰亚胺的原子氧侵蚀效应制备

3、流程PMDAinDMACODAPAAinDMACFilmCastingPIImidization聚酰亚胺用作太阳能电池的基底材料聚酰亚胺原子氧侵蚀速率是一常数常用作评价其它材料侵蚀速率的标准物质5原子氧侵蚀动力学（QCM原位测量）不同侵蚀攻角下质量变化曲线与侵蚀速率关系曲线R（q）=R0cosq线性关系二、聚酰亚胺的原子氧侵蚀效应6(a)(b)表面形貌SEM暴露前SEM暴露后AFM暴露前AFM暴露前地毯状粗糙度增加了两个量级二、聚酰亚胺的原子氧侵蚀效应7Compositionat%表面结构变化FTIR谱图XPS定量分析结果苯环暴露过程中样品发生了侵蚀，样品表面的

4、C、N元素被氧化生成挥发性气相产物CO、CO2、NOx等4.627.767.7暴露后6.219.274.6暴露前NOC聚酰亚胺样品二、聚酰亚胺的原子氧侵蚀效应8苯环结构减少酰胺基团减少选择性反应笼型倍半硅氧烷（POSS）笼型倍半硅氧烷（POSS）,是一类具有特殊分子结构的有机硅化合物。以无机硅氧骨架为核心，外围被有机基团包围，内核提供良好的耐热性，外围有机基团可以增强与基体间的相容性。以POSS为前驱，在Si上引入活性功能性基团可以得到一类特殊性能的分子级有机/无机纳米杂化材料。八氨基苯基笼形倍半硅氧烷(OAPS)三、PI/POSS杂化材料的制备及抗原子氧侵蚀性

5、能研究9杂化材料的制备高度交联三、PI/POSS杂化材料的制备及抗原子氧侵蚀性能研究PMDAinDMACODAPAAinDMACFilmCastingPI/POSShybridImidizationOAPSinDMACPAA/POSSmixture103光学性能（紫外可见光光谱）结构IR分析5%POSS，无明显影响20%POSS，可见光范围内透过率在80%以上三、PI/POSS杂化材料的制备及抗原子氧侵蚀性能研究酰亚胺基出现酰胺羰基消失形成了分子复合11杂化材料的热稳定性分析差式扫描热量（DSC曲线）Tg：247℃增加到273℃热分解温度增加残炭率提高热重(TG

6、)曲线SampleGlasstransitionTemperature,Tg(oC)5%weightlossatTemperature(oC)Charyield(at850oC)(%)PI24750935.6PI/5%POSS25752437.8PI/10%POSS26353246.7PI/15%POSS26754049.6PI/20%POSS27354354.7热学性能数据汇总三、PI/POSS杂化材料的制备及抗原子氧侵蚀性能研究12原子氧对杂化材料的侵蚀效应原子氧侵蚀动力学紫外-可见光-近红外反射光谱反射光谱和原始Kapton非常相近，几乎没有影响。POSS

7、含量越高，杂化材料的抗原子氧侵蚀能力越高。三、PI/POSS杂化材料的制备及抗原子氧侵蚀性能研究13表面形貌（SEM）20%POSS暴露前0%POSS暴露后5%POSS暴露后15%POSS暴露后20%POSS暴露后d，e形成了连续的网状结构三、PI/POSS杂化材料的制备及抗原子氧侵蚀性能研究14原子氧对杂化膜的结构影响杂化材料在原子氧辐照前后的红外光谱三、PI/POSS杂化材料的制备及抗原子氧侵蚀性能研究Transmittance(%)Wavenumber(cm-1)（a）暴露前（b）暴露0.5h（c）暴露2h（d）暴露10h亚胺基团吸收峰减弱Si-O-Si的

8、振动峰增强生成SiO2惰