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温度与厚度对聚酰亚胺材料的表面充电电位的影响

点击次数:914    发布日期:2019-07-28   本文链接:http://www.pibomo.com/news/878.html

      聚酰亚胺由于具有非常好的耐强辐射、耐高低温、抗电晕腐蚀等特性,在航空航天领域被广泛应用。例如太阳电池阵的玻璃盖片薄膜,热涂层材料,发动机常用聚合物等,大多由聚酰亚胺材料构成。由于聚酰亚胺是聚合物,其电导特性容易受温度的影响,从而影响其在空间环境下的带电水平。

      当航天器在轨运行时,周围的空间环境温度并不是保持在一个恒定值,会面临环境温度由-180~250℃变化的情况,在向阳区域和背光区域,航天器整体的温度分布也不一致。所以,同一航天器上的不同区域的介质会导致差异充电,而且温度较低时聚酰亚胺中的沉积电荷很难泄放,以上这些情况都极易引发静电放电,影响一些电子设备和敏感天线的正常运行,甚至导致损坏。温度对航空航天设备的影响研究越来越受到重视。应用于航天器上不同部位的聚酰亚胺厚度大不相同,所以非常有必要对不同温度下不同厚度聚酰亚胺的带电水平进行研究。

      国内外对聚合物厚度对带电特性的影响进行了一系列研究。同济大学波耳固体物理研究所利用热脉冲技术、等温表面电位衰减法、开路热刺激放电的电流谱分析等方法,研究了不同温度下厚度影响沉积在聚酰亚胺中的平均电荷重心变化的情况。采用对低密度聚乙烯薄膜加偏置直流高压的方法,研究在不同的温度梯度下聚乙烯厚度对其空间电荷分布的影响。建立了空间多种能量的电子对聚酰亚胺辐照的模型,模型分析的结果表明,聚合物试样的厚度对其充电表面电位影响的程度大于电子迁移率、陷阱捕获密度和相对介电常数,突出了厚度对带电水平影响的重要性。对多参数共同作用下电子辐照聚合物的情况进行了数值模拟,研究了试样的厚度对其中总电荷量的影响。但是,并没有研究涉及到对不同温度条件下不同厚度聚酰亚胺表面带电水平的研究。

      利用实验室自行研制的航天器介质材料表面带电综合实验系统,对不同温度下、不同厚度的聚酰亚胺材料进行了电子辐照实验,实验结果表明:
(1)温度不变时,随着聚酰亚胺试样厚度的增大,试样表面充电平衡电位逐渐增大;试样厚度不变时,随着温度的升高,试样表面充电平衡电位逐渐减小。
(2)当温度在273~363K 时,聚酰亚胺试样厚度越大,温度变化对其表面充电平衡电位变化的影响越大,即温度在273K 以上时,考虑热脱陷作用时,在相同的电子束辐照下,厚度越大,温度变化时,聚酰亚胺表面充电平衡电位的稳定性越差。
(3)当温度在243~273K 时,聚酰亚胺试样厚度越大,温度变化对其表面充电平衡电位变化的影响越小,即温度在273K 以下时,试样内热脱陷作用较弱,在相同的电子束辐照下,厚度越大,温度变化时,聚酰亚胺表面充电平衡电位的稳定性越好。



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