原子氧/质子辐照对聚酰亚胺复合薄膜摩擦学性能的影响
发布时间：2021-04-15 04:29
采用流延法制备了聚酰亚胺（PI）薄膜与PI复合薄膜,考察了不同制备温度对聚酰亚胺薄膜的力学性能和结合力,以及在真空环境下的摩擦磨损性能的影响。利用空间环境地面模拟设备,研究了空间环境中原子氧与质子辐照对聚酰亚胺及其复合薄膜的表面结构、化学组成和摩擦学性能的影响,探讨了两种辐照对材料的影响机理,得到了以下主要研究结果:1.研究了不同制备温度对聚酰亚胺薄膜的影响。结果表明,随着制备温度的升高,PI薄膜的力学性能明显提高,其与基底的结合力逐渐增强,摩擦系数与磨损率逐渐增大。在300℃条件下制备的PI薄膜具有最佳的综合性能。2.研究了原子氧辐照对PI及CNF/PI复合薄膜的影响,发现原子氧辐照导致薄膜中PI分子链的断裂和降解,薄膜表面的元素含量与形貌发生了变化。碳纳米纤维的填充能够提高复合薄膜的耐磨损性能与抗原子氧性能,两种薄膜的摩擦系数随原子氧辐照时间的增加有所上升。3.研究了原子氧辐照对PI及POSS/PI复合薄膜的影响,发现原子氧辐照导致薄膜表面PI分子链结构发生氧化降解,而POSS材料的添加提高了复合薄膜的抗原子氧性能。原子氧辐照对PI复合薄膜摩擦学特性的影响随POSS填充量不同而改变...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
原子氧入射角与侵蚀率的关系
硕士学位论文3结果如图1.2所示，发现原子氧辐照之前样品的表面是光滑的，原子氧辐照之后样品表面形貌有着明显的变化，表面变得非常粗糙，形成“山丘与沟壑”状形貌。图1.2 原子氧辐照前后聚酰亚胺复合薄膜形貌的变化[16]Tagawa等[17]研究了原子氧辐照对二硫化钼润滑剂摩擦系数和磨损寿命的影响。研究结果发现滑动开始时的摩擦系数随着原子氧通量的增加而增加。当原子氧通量达到足够高时，不仅初始阶段的摩擦系数高，稳定阶段的摩擦系数同样也很高。并且原子氧辐照极大程度的影响了二硫化钼薄膜的寿命，随着原子氧通量的增加，薄膜的耐磨寿命大幅降低。Lv等[18]研究了原子氧辐照前后ZrO2/PI复合材料摩擦磨损性能的变化，研究发现原子氧辐照导致ZrO2/PI复合材料摩擦系数与磨损率均增大，并且随着纳米ZrO2含量的增加
的硬度为184 MPa，质子辐照后PI表面硬度为404 Mpa，质子辐照使得材料表面硬度提高了两倍多。PI硬度的提高是由于其表面发生碳化，生成了一层富碳层。图1.3 质子辐照前后PI的纳米硬度：（a）辐照前；（b）辐照后[24]Liu 等[25]研究了质子与电子对二硫化钼/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能的影响，研究结果如图 1.4 所示，发现质子辐照很大程度上减小了 MoS2/PI 的摩擦系数，主要是因为质子辐照导致材料表面碳化，这层碳化层在一定程度上起到了润滑作用，同时减弱了薄膜的粘着磨损。但随着辐照时间的增加，复合材料的摩擦系数有所增大，这是由于聚合物分子链的断裂、交联和表面化学结构变化等综合作用的结果。图 1.4 质子辐照对 MoS2/PI 复合材料摩擦系数的影响[25]1.1.3 其它因素1.1.3.1 紫外辐照紫外辐射在空间环境中所占比例较小，但是由于其光子能量高，会对航天器材料的性能产生较大的影响，所以紫外辐射一直是空间环境效应研究的重点[26]。E.Grossman 等[27]研究了聚乙烯、聚氯乙烯、对苯二甲酸乙二酯和氟塑料 46 四种
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间聚合物基体表面原子氧防护技术研究进展[J]. 刘凯,慕慧峰,李中华,满彦汝,高原. 表面技术. 2016(01)
[2]POSS/聚合物纳米材料的制备方法及应用[J]. 聂永倩,姜也一雪,张金枝,邹其超,柴仕淦. 粘接. 2016(01)
[3]减摩颗粒的分散性和制备条件对聚合物复合材料摩擦学性能的影响[J]. 许晓璐. 贵阳学院学报(自然科学版). 2015(02)
[4]质子辐照聚酰亚胺薄膜的力学性能退化机理[J]. 沈自才,张帆,高鸿. 宇航材料工艺. 2015(02)
[5]杂化聚酰亚胺的制备及其耐原子氧剥蚀性能[J]. 赵小虎,段凌泽,赵一志. 北京航空航天大学学报. 2014(09)
[6]纳米二硫化钼作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究[J]. 李斌,谢凤,张蒙蒙,李磊. 润滑与密封. 2014(09)
[7]后处理温度对聚酰亚胺基摩擦材料性能的影响[J]. 张杏园,徐秀林,陆兴. 大连交通大学学报. 2014(04)
[8]二硫化钼润滑剂应用研究进展[J]. 王国栋,蒋丽娟,李来平,刘燕,张新. 中国钼业. 2013(05)
[9]Preparation and anti atomic oxygen erosion properties of OPPOSS/PI composites[J]. Wei-ping Li,Hui-cong Liu,Li-li Feng. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2013(10)
[10]石墨烯用于提高材料抗原子氧剥蚀性能[J]. 张雯,易敏,沈志刚,张晓静. 北京航空航天大学学报. 2014(02)
本文编号：3138670
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
原子氧入射角与侵蚀率的关系
硕士学位论文3结果如图1.2所示，发现原子氧辐照之前样品的表面是光滑的，原子氧辐照之后样品表面形貌有着明显的变化，表面变得非常粗糙，形成“山丘与沟壑”状形貌。图1.2 原子氧辐照前后聚酰亚胺复合薄膜形貌的变化[16]Tagawa等[17]研究了原子氧辐照对二硫化钼润滑剂摩擦系数和磨损寿命的影响。研究结果发现滑动开始时的摩擦系数随着原子氧通量的增加而增加。当原子氧通量达到足够高时，不仅初始阶段的摩擦系数高，稳定阶段的摩擦系数同样也很高。并且原子氧辐照极大程度的影响了二硫化钼薄膜的寿命，随着原子氧通量的增加，薄膜的耐磨寿命大幅降低。Lv等[18]研究了原子氧辐照前后ZrO2/PI复合材料摩擦磨损性能的变化，研究发现原子氧辐照导致ZrO2/PI复合材料摩擦系数与磨损率均增大，并且随着纳米ZrO2含量的增加
的硬度为184 MPa，质子辐照后PI表面硬度为404 Mpa，质子辐照使得材料表面硬度提高了两倍多。PI硬度的提高是由于其表面发生碳化，生成了一层富碳层。图1.3 质子辐照前后PI的纳米硬度：（a）辐照前；（b）辐照后[24]Liu 等[25]研究了质子与电子对二硫化钼/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能的影响，研究结果如图 1.4 所示，发现质子辐照很大程度上减小了 MoS2/PI 的摩擦系数，主要是因为质子辐照导致材料表面碳化，这层碳化层在一定程度上起到了润滑作用，同时减弱了薄膜的粘着磨损。但随着辐照时间的增加，复合材料的摩擦系数有所增大，这是由于聚合物分子链的断裂、交联和表面化学结构变化等综合作用的结果。图 1.4 质子辐照对 MoS2/PI 复合材料摩擦系数的影响[25]1.1.3 其它因素1.1.3.1 紫外辐照紫外辐射在空间环境中所占比例较小，但是由于其光子能量高，会对航天器材料的性能产生较大的影响，所以紫外辐射一直是空间环境效应研究的重点[26]。E.Grossman 等[27]研究了聚乙烯、聚氯乙烯、对苯二甲酸乙二酯和氟塑料 46 四种
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间聚合物基体表面原子氧防护技术研究进展[J]. 刘凯,慕慧峰,李中华,满彦汝,高原. 表面技术. 2016(01)
[2]POSS/聚合物纳米材料的制备方法及应用[J]. 聂永倩,姜也一雪,张金枝,邹其超,柴仕淦. 粘接. 2016(01)
[3]减摩颗粒的分散性和制备条件对聚合物复合材料摩擦学性能的影响[J]. 许晓璐. 贵阳学院学报(自然科学版). 2015(02)
[4]质子辐照聚酰亚胺薄膜的力学性能退化机理[J]. 沈自才,张帆,高鸿. 宇航材料工艺. 2015(02)
[5]杂化聚酰亚胺的制备及其耐原子氧剥蚀性能[J]. 赵小虎,段凌泽,赵一志. 北京航空航天大学学报. 2014(09)
[6]纳米二硫化钼作为润滑油添加剂的摩擦学性能研究[J]. 李斌,谢凤,张蒙蒙,李磊. 润滑与密封. 2014(09)
[7]后处理温度对聚酰亚胺基摩擦材料性能的影响[J]. 张杏园,徐秀林,陆兴. 大连交通大学学报. 2014(04)
[8]二硫化钼润滑剂应用研究进展[J]. 王国栋,蒋丽娟,李来平,刘燕,张新. 中国钼业. 2013(05)
[9]Preparation and anti atomic oxygen erosion properties of OPPOSS/PI composites[J]. Wei-ping Li,Hui-cong Liu,Li-li Feng. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2013(10)
[10]石墨烯用于提高材料抗原子氧剥蚀性能[J]. 张雯,易敏,沈志刚,张晓静. 北京航空航天大学学报. 2014(02)
本文编号：3138670
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3138670.html
