【摘 要】
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近年来,随着空间站及长寿命卫星技术的发展,在低地轨道（LEO）环境中,太阳电池阵中的电池片、聚酰亚胺（PI）膜与等离子体相接触的区域可能发生充放电现象。此时受原子氧（AO）侵蚀的聚酰亚胺膜若被击穿,将导致二次放电,其后果将是灾难性的。研发可用于工程化实施的电池阵AO防护技术迫在眉睫。因此,本文从工程化实际应用出发,针对太阳电池阵中基板、电线电缆所用PI的AO防护问题,开展电线电缆高硅氧化物涂层的制
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近年来,随着空间站及长寿命卫星技术的发展,在低地轨道（LEO）环境中,太阳电池阵中的电池片、聚酰亚胺（PI）膜与等离子体相接触的区域可能发生充放电现象。此时受原子氧（AO）侵蚀的聚酰亚胺膜若被击穿,将导致二次放电,其后果将是灾难性的。研发可用于工程化实施的电池阵AO防护技术迫在眉睫。因此,本文从工程化实际应用出发,针对太阳电池阵中基板、电线电缆所用PI的AO防护问题,开展电线电缆高硅氧化物涂层的制备、基板导电结构体上PI绝缘层的防护以及PI薄膜与导电结构体和电池片的粘附方法等研究。探索可用于工程化的空间太阳电池阵中PI表面AO的防护技术。主要研究内容如下:（1）在PI表面制备高硅氧化物涂层:用白炭黑制备高硅含量镀膜液与含氟化合物一起,在改性后的PI表面制备含硅氟的复合涂层。结果表明:当白炭黑含量为1 mg/m L时,样品光学性能最好;当白炭黑含量在1.25～1.5 mg/m L范围内,样品机械性能保持良好,经氟化处理后涂层具有良好的防水效果。此方法适用于现场施工,可用于太阳电池阵中电线电缆的绝缘保护套（PI）的防护。（2）模板法制备有机-无机含硅杂化涂层:在不同种类的表面活性剂（十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、非离子表面活性剂F127和P123）所形成的软模板中制备含硅镀膜液,在改性后的PI基材上制备有机-无机含硅杂化涂层。AO辐照试验表明:经累积通量3.24×1020 atom/cm~2的AO辐照后,PI薄膜的AO侵蚀率由防护前的3.26×10-24 cm~3/atom下降为防护后的0.391×10-24 cm~3/atom。表面活性剂的添加使复合涂层的微观结构更加有序,且提高了涂层与PI基体的界面粘附性。含F127的杂化涂层的综合性能最佳,涂层不开裂、脱落,有助于提高PI抗AO的侵蚀能力。（3）PI表面笼型聚倍半硅氧烷（POSS）的原位生长及Si O2溅射层:将改性后的PI基材置于γ-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）溶液中原位生长POSS过渡层,再磁控溅射Si O2层。结果表明:该复合涂层具有优异的AO防护性能,复合涂层样品的侵蚀率仅为0.19×10-24cm~3/atom,且光学性能良好。（4）PI和金属基体无粘合剂粘接研究:用APTES分别对PI薄膜和金属钛箔表面进行改性,二者在20 MPa下热压,120℃恒温1 h。结果表明:复合件拉伸剪切强度最大值达到46.2 MPa,PI薄膜表面羧基与APTES的氨基形成了酰胺键,APTES的硅羟基与钛箔表面的羟基脱水缩合形成了Si-O-Ti键。此方法对PI与金属界面的粘附具有一定的研究意义。
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