目的研究聚酰亞胺（PI）纖維在電子輻照、質(zhì)子輻照、應(yīng)力耦合質(zhì)子輻照條件下力學(xué)性能的損傷行為。方法采用中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所自主合成并紡絲制備的聚酰亞胺纖維,在空間環(huán)境模擬設(shè)備輻照的條件下,研究空間帶電粒子對聚酰亞胺纖維輻照后的力學(xué)損傷行為,并通過XQ-1型纖維強(qiáng)度儀對輻照前后的樣品進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。結(jié)果在低能電子輻照條件下,聚酰亞胺纖維的拉伸強(qiáng)度、模量和斷裂伸長率均有所降低,但變化不太顯著;高能電子輻照會提高材料的模量;質(zhì)子輻照后,材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率隨著輻照注量的增加明顯降低;單一施加5%的應(yīng)變會使聚酰亞胺纖維的拉伸力學(xué)性能有一定量下降。與單一應(yīng)變樣品相比,應(yīng)力耦合質(zhì)子輻照樣品的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率進(jìn)一步下降,但是與單一質(zhì)子輻照樣品相比,應(yīng)力耦合輻照樣品的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率都更高。結(jié)論無論是在低能電子輻照條件下,還是在高能電子輻照條件下,電子輻照對聚酰亞胺纖維力學(xué)性能影響均較微弱,而質(zhì)子輻照會較大程度地降低材料的力學(xué)性能,增加應(yīng)力耦合效應(yīng)之后,質(zhì)子輻照對材料的力學(xué)性能影響減弱。 

【文章來源】：裝備環(huán)境工程. 2020,17(03)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

聚酰亞胺纖維分子結(jié)構(gòu)

根據(jù)文中單一帶電粒子輻照的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子輻照對聚酰亞胺纖維的力學(xué)性能影響較大。因而，為了研究應(yīng)力耦合輻照效應(yīng)對纖維力學(xué)性能的影響，選擇了與150 keV質(zhì)子輻照相同試驗(yàn)條件下，7×1015、12×1016 cm-2兩個不同的注量，進(jìn)行應(yīng)力耦合質(zhì)子輻照實(shí)驗(yàn)。通過筆者課題組自制的施加恒應(yīng)變的卡具，實(shí)現(xiàn)聚酰亞胺纖維的應(yīng)力耦合輻照實(shí)驗(yàn)，卡具原理如圖2所示。樣品由夾片夾持，通過螺釘固定壓緊，在中間絲杠的傳動作用下，可以實(shí)現(xiàn)上模塊上升，而下模塊保持不動的狀態(tài)，因此樣品可以隨著上模塊的運(yùn)動伸長。通過游標(biāo)卡尺測量樣品伸長的距離，結(jié)合樣品原始長度計算得到樣品的應(yīng)變量。由于絲桿本身帶有自鎖功能，上模塊在向上運(yùn)動的過程中以及停止運(yùn)動后，并不會向下滑動，因而可以固定鎖死，保證樣品的恒應(yīng)變。根據(jù)質(zhì)子輻照對聚酰亞胺纖維力學(xué)性能影響的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，對樣品施加的應(yīng)變確定為5%。同時，為了排除單純施加應(yīng)力對聚酰亞胺纖維力學(xué)性能的影響，準(zhǔn)備了與輻照相同的時間和真空條件下，只施加5%的時間和真應(yīng)變量而無輻照的試驗(yàn)作為對照，與相同條件下應(yīng)力耦合輻照后的纖維力學(xué)性能進(jìn)行對比分析。1.3 拉伸性能測試

150 keV電子輻照聚酰亞胺纖維樣品的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖3所示。可以看出，電子輻照后，樣品的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率比原始樣品有一定量的下降。這與聚酰亞胺薄膜受電子輻照后拉伸性能變化情況一致[14]。150 keV電子輻照前后，聚酰亞胺纖維拉伸性能的各個參數(shù)變化見表2。由表2可知，聚酰亞胺纖維經(jīng)電子輻照后，拉伸強(qiáng)度和模量隨輻照注量的增加而下降。為了進(jìn)一步證實(shí)這些變化是由于輻照的影響而不是隨機(jī)的不可控因素造成的，采用方差分析（ANOVA）的方法來評估150 keV電子輻照對聚酰亞胺纖維力學(xué)性能影響的可信度[15]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3363392