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航天器是外太空探索过程中最重要的载体之一。近年来,随着外太空探索技术的快速发展,对航天器的表面外露材料提出了更高的要求,新一代航天器的表面外露材料广泛使用柔性高分子材料。聚酰亚胺(PI)薄膜是一类具有优异的力学性能、热学性能、电学性能、化学稳定性、抗辐照性能的柔性高分子材料,广泛地用于航天器中。但是,在外太空复杂的辐照环境下,传统 PI薄膜的性能下降明显,严重情况下,甚至影响航天任务的完成。因此,对 PI薄膜的加固研究具有非常重要的科学意义。
原子层沉积是薄膜制备技术之一,因其涂覆的涂层厚度可控,均匀且致密,对反应温度要求低而受到科学家们的青睐。其中,原子层沉积无机氧化物的研究最多。目前,原子层沉积在微电子、航空航天、催化剂、光学等领域应用广泛。
本研究提供了一种新型的无机氧化物与柔性高分子材料复合的方法:采用原子层沉积技术,在PI薄膜上、下表面涂覆Al2O3或TiO2,制备一系列PI复合薄膜。无机氧化物对PI薄膜具有一定的保护作用,可减少电子辐照对PI薄膜的影响。具体研究内容如下:
1. 制备性能优异的纯 PI薄膜。将均苯四甲酸酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸酐分别与多种二胺聚合,制备八种纯 PI薄膜,并对其做拉伸测试,选出两种综合性能优异的PI薄膜,对上述两种纯PI薄膜做电子辐照试验,通过FTIR、SEM、XPS对纯PI薄膜做结构表征,通过拉伸、TGA测试对纯PI薄膜做性能表征。
2. PI/Al2O3复合薄膜的制备。采用原子层沉积技术,在上述两种纯 PI薄膜上、下表面涂覆Al2O3涂层,制备一系列PI/Al2O3复合薄膜,然后进行电子辐照试验,最后表征其结构和性能。
3. PI/TiO2复合薄膜的制备。采用原子层沉积技术,在上述两种纯PI薄膜上、下表面涂覆 TiO2涂层,制备一系列 PI/TiO2复合薄膜,然后进行电子辐照试验,最后表征其结构和性能。并与PI/Al2O3复合薄膜进行性能比较。
实验结果表明:经电子辐照后,纯PI薄膜的力学性能、热学性能明显降低。与纯 PI薄膜相比,PI 复合薄膜的性能明显改善。其中,PI/Al2O3复合薄膜的拉伸强度损失减小,PI/TiO2复合薄膜的热学性能变化不明显。
原子层沉积是薄膜制备技术之一,因其涂覆的涂层厚度可控,均匀且致密,对反应温度要求低而受到科学家们的青睐。其中,原子层沉积无机氧化物的研究最多。目前,原子层沉积在微电子、航空航天、催化剂、光学等领域应用广泛。
本研究提供了一种新型的无机氧化物与柔性高分子材料复合的方法:采用原子层沉积技术,在PI薄膜上、下表面涂覆Al2O3或TiO2,制备一系列PI复合薄膜。无机氧化物对PI薄膜具有一定的保护作用,可减少电子辐照对PI薄膜的影响。具体研究内容如下:
1. 制备性能优异的纯 PI薄膜。将均苯四甲酸酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸酐分别与多种二胺聚合,制备八种纯 PI薄膜,并对其做拉伸测试,选出两种综合性能优异的PI薄膜,对上述两种纯PI薄膜做电子辐照试验,通过FTIR、SEM、XPS对纯PI薄膜做结构表征,通过拉伸、TGA测试对纯PI薄膜做性能表征。
2. PI/Al2O3复合薄膜的制备。采用原子层沉积技术,在上述两种纯 PI薄膜上、下表面涂覆Al2O3涂层,制备一系列PI/Al2O3复合薄膜,然后进行电子辐照试验,最后表征其结构和性能。
3. PI/TiO2复合薄膜的制备。采用原子层沉积技术,在上述两种纯PI薄膜上、下表面涂覆 TiO2涂层,制备一系列 PI/TiO2复合薄膜,然后进行电子辐照试验,最后表征其结构和性能。并与PI/Al2O3复合薄膜进行性能比较。
实验结果表明:经电子辐照后,纯PI薄膜的力学性能、热学性能明显降低。与纯 PI薄膜相比,PI 复合薄膜的性能明显改善。其中,PI/Al2O3复合薄膜的拉伸强度损失减小,PI/TiO2复合薄膜的热学性能变化不明显。