航天材料飞行试验进展及发展方向

航天材料飞行试验与地面模拟试验和数值模拟试验互为补充,且飞行试验是获得航天材料在轨性能数据的最直接的方法。本文首先从被动暴露和主动暴露两个维度对航天材料飞行试验技术进行了介绍,并对国内外的航天材料飞行试验现状进行了梳理和分析,进而对航天材料飞行试验的发展方向如飞行试验材料的多样化和批量化、飞行试验和空间环境的监测同步开展、航天材料的宏观性能和微观性能的同时监测等进行了探讨,最后从系统规划、兼顾被动暴露和主动暴露、兼顾空间环境和效应监测、飞行试验装置的多功能和集成化等角度给出了开展航天材料飞行试验的建议。     

线性共蒸法制备渐变折射率薄膜的光学特性分析

利用德鲁德理论和洛伦兹一洛伦茨理论，从介电常数分析人手，探讨了混合介质膜的折射率表达式，给出利用双源共蒸法镀制的渐变折射率薄膜在混合介质膜的总沉积速率恒定、两种膜料的单分子大小近似相等和沉积速率均为线性变化时的折射率表达式；从正变和负变、单周期和多周期、不同的周期数和不同的单周期厚度几个方面对渐变折射率薄膜的光学特性进行了模拟分析和讨论；对渐变折射率薄膜的实现、应用以及实验制备中有待进一步解决和处理的问题进行了讨论。     

多层介质膜光栅和介质膜反射镜抗激光损伤阈值研究

对多层介质膜光栅以及介质膜反射镜的激光损伤阈值进行了系统的研究。测试方法采用国际测试标准。测试结果表明,介质光栅的损伤阈值远低于未刻蚀的多层介质膜。对样品损伤形貌的扫描电镜照片分析发现,相比于未刻蚀的多层介质膜,介质膜光栅的初始损伤主要发生在光栅槽形的侧壁,且损伤主要是由驻波场的空间分布引起的本征吸收、制备过程中引入的杂质污染以及刻蚀过程中HfO2的化学计量机失衡引起的。     

GaN器件质子辐照与电场综合试验系统及方法

基于GaN器件质子辐照损伤机制和退化特性,根据剂量深度分布等效拟合原理,提出与地球同步轨道质子辐照环境等效的多能质子综合辐照试验方法。针对空间内带电问题计算电路板材料的充电电位,设计用于内带电效应模拟的静电场和瞬态电场的模拟方法及装置。建立质子辐照与电场综合试验系统并开展初步的试验。研究结果表明：GaN器件在跨导峰值处的栅源电压随质子注量发生偏移;相对于单独质子辐照,质子和电场综合作用下器件特征参数变化速度更快,幅度更大,证明了所提试验方法及系统的有效性。     

4D打印及其关键技术

4D打印是3D打印结构在形状、性能和功能方面有目的性的演变,具有时间相关性、打印机无关性和可预测性,其智能动态特性使其具有良好的性能和广阔的应用前景。本文在简要回顾4D打印国内外现状的基础上,给出了4D打印的概念和组成要素,进而从打印结构形状变化的维度对4D打印进行了分类,同时对4D打印组成要素中的打印材料、激励机制和数学建模方法等关键技术进行了分析,最后指出4D打印技术的发展方向是将智能材料与3D打印相结合,将复杂结构简单化制造,利用其独特的自组装、自适应和自修复特性,实现在航天、深海、精确医疗等特殊服役环境和领域的自动化、智能化、个性化应用。     

中国航天科技发展对高性能材料的需求

随着我国月球取样返回、火星探测的开展以及空间站建设的推进,航天任务的发展对高性能材料提出了新的要求.本文在对我国航天发展现状和趋势进行简要分析的基础上,从轻质高性能结构机构材料、轻质高效热防护材料、结构功能一体化材料、新型多功能复合防护材料、耐极端温度功能材料、智能材料、高性能航天服材料、功能梯度材料、超材料、3D打印材料及4D打印材料与结构等角度论述了我国航天科技发展对高性能材料的需求,最后提出了利用纳米技术、材料基因工程等新技术,并将空间环境纳入航天材料的研制全流程中,进一步开展航天材料的研制和开发.     

空间太阳近紫外辐照对ACR-1白漆表面导电性能的研究

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。     

空间近紫外辐照聚酰亚胺薄膜力学性能演化机理

空间近紫外辐射环境可造成航天器用聚酰亚胺(PI)薄膜力学性能将发生变化。本文利用空间综合辐照地面模拟试验装置和热重分析、X射线光电子能谱(XPS)分析等微观测试对空间近紫外辐射环境下均苯型PI薄膜力学性能演化与机理进行了研究。研究发现,均苯型PI薄膜的抗拉强度和断裂伸长率随着近紫外曝辐量的增加先降低后增加,最后趋于稳定;由热重分析可知,近紫外辐照后PI薄膜的热重损失温度出现明显下降;由XPS分析可知,分子键的断裂和交联是PI力学性能变化的主要原因,在近紫外辐照初期以断裂为主,随着近紫外曝辐量的增加,以交联为主。     

ZrO2/SiO2棱镜偏振膜的膜系优化设计与制备

对以K9玻璃为基底,采用ZrO2和SiO2为高低膜料来制备棱镜偏振膜,并进行膜系优化设计.设计指标为:波长540nm处满足Tp>99%,Ts13H3LH为最佳膜系.测试结果表明,此膜系完全满足设计指标,偏振性能优良.探讨了参考波长对偏振膜工作带宽的影响.     

ZnO白漆的质子辐照损伤与光学性能退化机理

为进一步阐明ZnO白漆的辐照损伤与光学性能退化机理,在模拟的空间环境下对S781白漆进行了150keV质子辐照实验。质子辐照后,在原位条件下测试了光谱反射系数和太阳吸收比的退化规律,并利用模拟仿真和光致荧光光谱研究了ZnO白漆与质子间的微观交互作用和辐照诱发缺陷。结果表明,质子辐照下ZnO颜料发生电离生成-1价锌空位,是S781白漆出现b带吸收和光学性能退化的主要原因。此外,本工作支持了ZnO绿带荧光源于锌空位的第一原理计算结果。