空間太陽(yáng)近紫外輻照對ACR-1白漆表面導電性能的研究

　　通過(guò)試驗研究了近紫外輻照對ACR-1 白漆電學(xué)性能的影響，并用X射線(xiàn)光電子能譜儀和四極質(zhì)譜儀對ACR-1 白漆的組分和狀態(tài)等進(jìn)行了分析，進(jìn)而對其電學(xué)性能變化的機理進(jìn)行了分析。研究發(fā)現：ACR-1 白漆的表面電阻率隨著(zhù)近紫外輻照度的增加而呈指數規律減小，并在大氣環(huán)境中存在“回復”效應；氧化鋅的分解、吸附氧的減少和氧空位的增多是近紫外輻照后ACR-1 白漆表面電阻率減小的主要原因。

　　引言

　　熱控涂層是航天器熱控系統的重要組成部分，是利用涂層改變航天器的表面熱物理性質(zhì)，以便在輻射熱交換中有效地控制航天器的溫度，使之在內外熱交換過(guò)程中儀器、設備的工作溫度不超過(guò)或低于允許范圍，以保證人造天體的正常工作環(huán)境。其原理是調節物體表面的太陽(yáng)吸收比αs和紅外發(fā)射率εh來(lái)控制物體的熱平衡。

　　地球同步軌道(GEO)環(huán)境中存在的地磁亞暴環(huán)境有嚴重的充放電效應，極地軌道的沉降電子會(huì )造成電荷在衛星表面熱控涂層上積累，當超過(guò)擊穿閾值時(shí)，衛星表面將發(fā)生放電，這將對衛星產(chǎn)生極大的破壞作用。由于衛星外表面大部分被用于溫控的熱控涂層所覆蓋，所以可以通過(guò)提高熱控涂層的導電性能來(lái)達到防靜電的目的，如在鏡反射熱控涂層外表面鍍一層氧化銦錫透明導電薄膜、在涂料型熱控涂層中添加導電組分等。具有導電性能熱控涂層也被稱(chēng)為防靜電熱控涂層。

　　ACR-1白漆是一種新型的白色防靜電涂層，采用表面包覆工藝將氧化鋅分散于含有重金屬離子的水溶液中，經(jīng)過(guò)濾烘干后在一定的溫度下燒結，得到防靜電的氧化鋅顏料；然后按一定的顏基比加入AC丙烯酸樹(shù)脂溶液和溶劑，采用球磨工藝將涂料的細度研磨后噴涂到衛星天線(xiàn)等表面上。因此具有較強的結合力和可修補性，適于大面積噴涂。試驗研究了，太陽(yáng)近紫外輻照對防靜電ACR-1白漆的電學(xué)性能的影響，并對其性能退化的原因和機理進(jìn)行了研究。

　　1、輻照試驗

　　試驗是在北京衛星環(huán)境工程研究所的空間綜合環(huán)境設備上進(jìn)行。試驗所用近紫外源為汞氙燈光源，利用太陽(yáng)模擬器輻照裝置，具體試驗參數如表1所列。

表1 真空近紫外輻照試驗參數表

　　表面電阻率采用原位測量，裝置測量原理如圖1所示。用GENESIS 60S 型X射線(xiàn)光電子能譜儀(XPS)對ACR-1白漆的組分進(jìn)行了分析，用TSPTT200型四極質(zhì)譜儀對輻照前后的涂層放氣情況進(jìn)行了研究。

圖1 表面電阻率原位測量原理圖

1. 電極1；2. 電極2；3. 電極3；4. 6517A微電流計

　　4、結論

　　通過(guò)試驗研究了空間太陽(yáng)近紫外輻照對ACR-1導電白漆表面導電性能的影響，經(jīng)機理分析，可以得出以下結論：

　　(1)近紫外輻照引起ACR-1 白漆中ZnO 的分解，白漆表面顏色逐漸加深；

　　(2)近紫外輻照后ACR-1白漆的導電性能得到改善，其表面電阻率隨著(zhù)近紫外曝輻量的增加而呈指數規律降低；

　　(3)ACR-1白漆在近紫外輻照結束至重新暴露大氣過(guò)程中存在一定的“回復”效應，其表面電阻率隨著(zhù)環(huán)境氣體壓力和時(shí)間的增加而增大；

　　(4)吸附氧的減少ZnO的分解和氧空位的增多是近紫外輻照后ACR-1白漆表面電阻率降低、導電性能改善的主要原因。