空间太阳近紫外辐照对ACR-1白漆表面导电性能的研究

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)北京卫星环境工程研究所 作者:牟永强

  通过试验研究了近紫外辐照对ACR-1 白漆电学性能的影响,并用X射线光电子能谱仪和四极质谱仪对ACR-1 白漆的组分和状态等进行了分析,进而对其电学性能变化的机理进行了分析。研究发现:ACR-1 白漆的表面电阻率随着近紫外辐照度的增加而呈指数规律减小,并在大气环境中存在“回复”效应;氧化锌的分解、吸附氧的减少和氧空位的增多是近紫外辐照后ACR-1 白漆表面电阻率减小的主要原因。

  引言

  热控涂层是航天器热控系统的重要组成部分,是利用涂层改变航天器的表面热物理性质,以便在辐射热交换中有效地控制航天器的温度,使之在内外热交换过程中仪器、设备的工作温度不超过或低于允许范围,以保证人造天体的正常工作环境。其原理是调节物体表面的太阳吸收比αs和红外发射率εh来控制物体的热平衡。

  地球同步轨道(GEO)环境中存在的地磁亚暴环境有严重的充放电效应,极地轨道的沉降电子会造成电荷在卫星表面热控涂层上积累,当超过击穿阈值时,卫星表面将发生放电,这将对卫星产生极大的破坏作用。由于卫星外表面大部分被用于温控的热控涂层所覆盖,所以可以通过提高热控涂层的导电性能来达到防静电的目的,如在镜反射热控涂层外表面镀一层氧化铟锡透明导电薄膜、在涂料型热控涂层中添加导电组分等。具有导电性能热控涂层也被称为防静电热控涂层。

  ACR-1白漆是一种新型的白色防静电涂层,采用表面包覆工艺将氧化锌分散于含有重金属离子的水溶液中,经过滤烘干后在一定的温度下烧结,得到防静电的氧化锌颜料;然后按一定的颜基比加入AC丙烯酸树脂溶液和溶剂,采用球磨工艺将涂料的细度研磨后喷涂到卫星天线等表面上。因此具有较强的结合力和可修补性,适于大面积喷涂。试验研究了,太阳近紫外辐照对防静电ACR-1白漆的电学性能的影响,并对其性能退化的原因和机理进行了研究。

  1、辐照试验

  试验是在北京卫星环境工程研究所的空间综合环境设备上进行。试验所用近紫外源为汞氙灯光源,利用太阳模拟器辐照装置,具体试验参数如表1所列。

表1 真空近紫外辐照试验参数表

真空近紫外辐照试验参数表

  表面电阻率采用原位测量,装置测量原理如图1所示。用GENESIS 60S 型X射线光电子能谱仪(XPS)对ACR-1白漆的组分进行了分析,用TSPTT200型四极质谱仪对辐照前后的涂层放气情况进行了研究。

表面电阻率原位测量原理图

图1 表面电阻率原位测量原理图

1. 电极1;2. 电极2;3. 电极3;4. 6517A微电流计

  4、结论

  通过试验研究了空间太阳近紫外辐照对ACR-1导电白漆表面导电性能的影响,经机理分析,可以得出以下结论:

  (1)近紫外辐照引起ACR-1 白漆中ZnO 的分解,白漆表面颜色逐渐加深;

  (2)近紫外辐照后ACR-1白漆的导电性能得到改善,其表面电阻率随着近紫外曝辐量的增加而呈指数规律降低;

  (3)ACR-1白漆在近紫外辐照结束至重新暴露大气过程中存在一定的“回复”效应,其表面电阻率随着环境气体压力和时间的增加而增大;

  (4)吸附氧的减少ZnO的分解和氧空位的增多是近紫外辐照后ACR-1白漆表面电阻率降低、导电性能改善的主要原因。

  空间太阳近紫外辐照对ACR-1白漆表面导电性能的研究为真空技术网首发,转载请以链接形式标明本文首发网址。

  http://www.chvacuum.com/application/else/016148.html

  与 真空应用 近紫外辐照 相关的文章请阅读:

  真空应用http://www.chvacuum.com/application/else/