聚合物材料具有輕質(zhì)、高性能、低成本、可加工等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航天器抗輻照材料領(lǐng)域。但是單一的聚合物高分子材料的性能往往不能達(dá)到人類(lèi)對(duì)航天材料的要求。聚乙烯作為典型的航天材料,提高聚乙烯的性能顯得尤為重要。本文通過(guò)將聚乙烯和具有優(yōu)異物理性能的碳納米顆粒進(jìn)行復(fù)合,對(duì)復(fù)合后的材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能的表征與分析。以乙二胺四乙酸二鈉為碳源,通過(guò)水熱合成的方式制備出具有熒光效應(yīng)的,粒徑在5 nm左右的碳納米顆粒（CNPs）,對(duì)所制備出的CNPs進(jìn)行結(jié)構(gòu)與性能的表征,將低密度聚乙烯（LDPE）通過(guò)溶劑溶解法與CNPs進(jìn)行復(fù)合,最終獲得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:0 wt.%LDPE/CNPs、2 wt.%LDPE/CNPs、5 wt.%LDPE/CNPs和10 wt.%LDPE/CNPs的復(fù)合材料。對(duì)不同CNPs含量的LDPE/CNPs復(fù)合材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性能的表征。從XRD結(jié)果表明,隨著不同CNPs含量的加入,晶相含量是先增大后減小的。主要由于CNPs表面存在大量羥基（-OH）、羧基（-COO-）等官能團(tuán),這些官能團(tuán)的存在促進(jìn)了LDPE的結(jié)晶,結(jié)晶強(qiáng)度增大。FTIR結(jié)果顯示,隨著CNPs含量的增加,復(fù)合材料的紅外光譜... 

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空間帶電粒子輻射環(huán)境[16]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-4-圖1-2地球輻射帶示意圖[21]因此，所有處在太空中的航天器活動(dòng)區(qū)域范圍內(nèi)都會(huì)存在大量的帶電粒子。具有兩個(gè)典型特征：a.空間環(huán)境中的粒子主要以質(zhì)子和電子為主；b.帶電粒子的能量分布以及通量的大小都受周?chē)臻g環(huán)境等多重因素的影響而不斷變化。通常情況下，與高能帶電粒子相比，低能帶點(diǎn)粒子對(duì)材料造成的損傷比高能帶電粒子造成的損傷嚴(yán)重。由于高能帶電粒子的射程大，容易穿過(guò)防護(hù)材料，從而在材料中沉積的能量較少。而低能帶電粒子的射程小，容易在防護(hù)材料中堆積，從而產(chǎn)生熱效應(yīng)，導(dǎo)致防護(hù)材料發(fā)生性能的改變[22]。因此對(duì)帶電粒子的輻射防護(hù)是極為重要的，特別是對(duì)工作中的航天器內(nèi)部進(jìn)行的有效防護(hù)，以防止帶電粒子影響航天器內(nèi)部的電子器件或者航天員的正常工作和活動(dòng)。我們可以利用防護(hù)結(jié)構(gòu)材料來(lái)吸收空間輻射粒子的能量，這樣可以有效地保護(hù)航天器內(nèi)電子器件和航天員免受帶電粒子的輻照損傷。因此，針對(duì)這種抗輻射的防護(hù)材料進(jìn)行輻射損傷效應(yīng)的研究，揭示其防護(hù)機(jī)理并總結(jié)受在帶電粒子輻照影響前后的材料性能演變規(guī)律是十分有必要的。1.2.2輻射損傷效應(yīng)(1)電離損傷效應(yīng)當(dāng)空間粒子入射到處于工作狀態(tài)的航天飛行器外表面的結(jié)構(gòu)防護(hù)材料時(shí)，入射的帶電粒子將會(huì)引起結(jié)構(gòu)防護(hù)材料中的原子激發(fā)和電離，從而形成電子-空穴對(duì)等現(xiàn)象。而對(duì)于聚合物防護(hù)材料來(lái)說(shuō)，帶電粒子輻射容易使聚合物材料發(fā)生斷鍵形成自由基，或失去電子成為離子等活性粒子，將會(huì)引起聚合物材料發(fā)生多種復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)。帶電粒子輻照會(huì)引起聚合物材料產(chǎn)生降解反應(yīng)，帶電粒子輻照使聚合物材料的大分子鏈斷裂，形成分子量較小的分子鏈，最后將導(dǎo)致聚合物材料的某些性能發(fā)生改變[23]。帶電粒子的輻照還會(huì)引發(fā)聚合物材料?

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-會(huì)隨機(jī)的組裝成一個(gè)類(lèi)似網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種現(xiàn)象將會(huì)引起聚合物材料的密度很大，使高分子材料的強(qiáng)度增加，而韌性發(fā)生下降。交聯(lián)反應(yīng)和降解反應(yīng)兩者都會(huì)對(duì)聚合物材料的各種性能產(chǎn)生較為顯著的影響[24]。當(dāng)帶電粒子能量足夠高時(shí)，帶電粒子將會(huì)導(dǎo)致聚合物材料內(nèi)部發(fā)生碳化反應(yīng)，進(jìn)而會(huì)引起聚合物材料的某些性能產(chǎn)生極大的影響。電離損傷效應(yīng)對(duì)處于航天器內(nèi)部的微電子器件所造成的輻照損傷重要表現(xiàn)為，當(dāng)材料帶電粒子吸收劑量的發(fā)生增加時(shí)，材料的性能將會(huì)逐漸降低。當(dāng)帶電粒子的吸收劑量被積累到某一程度時(shí)，將會(huì)引起微電子器件的某些功能失效，從而將會(huì)引起微電子器件無(wú)法正常工作運(yùn)行。如圖1-3所示[25]，帶電粒子將會(huì)導(dǎo)致雙極晶體管這種微電子器件的漏電流增加等。圖1-370keV質(zhì)子和110keV電子輻照雙極晶體管電流增益隨電離吸收劑量的變化[25](2)位移損傷效應(yīng)與電離損傷效應(yīng)不同的是位移損傷效應(yīng)是指當(dāng)帶電粒子與防護(hù)材料的原子核發(fā)生彈性碰撞時(shí)，若帶電粒子的能量高于防護(hù)材料的原子晶格能量時(shí)，就會(huì)使防護(hù)材料的原子脫離原來(lái)晶格所在的位置，而原來(lái)的晶格位子形成空位，此時(shí)就會(huì)形成缺陷[26]。當(dāng)帶電粒子與防護(hù)材料的原子核發(fā)生的是非彈性碰撞時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生級(jí)聯(lián)碰撞效應(yīng)，級(jí)聯(lián)碰撞是指被碰撞的防護(hù)材料的原子核脫離原來(lái)晶格的位置后會(huì)與其他的原子核發(fā)生碰撞，這種碰撞直至原子核不在運(yùn)動(dòng)為止。孫承月等[27]對(duì)電離損傷效應(yīng)和位移損傷效應(yīng)進(jìn)行了研究，研究結(jié)果如圖1-4所示，圖1-4(a)為聚酰亞胺(PI)在不同波長(zhǎng)條件下，光學(xué)性能損傷隨著電離吸收劑量變化的曲線(xiàn)圖。圖1-4(b)為聚酰亞胺(PI)在不同波長(zhǎng)條件下，光學(xué)損傷隨位移吸收劑量變化的曲線(xiàn)圖。

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本文編號(hào)：3535310