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Kapton/Al薄膜在微小空间碎片冲击下的物理化学特性研究
结题报告
批准号:
11002162
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
冉宪文
学科分类:
A1202.冲击动力学
结题年份:
2013
批准年份:
2010
项目状态:
已结题
项目参与者:
张若棋、赵国民、陈华、丁育青、李宝宝、李干
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中文摘要
Kapton/Al薄膜是航天器隔热毯的常用结构,其热辐射光学性质决定航天器整体温度水平。空间微小碎片是影响航天器寿命与可靠性的重要空间环境因素。微小空间碎片的冲击,使Kapton/Al薄膜受到剥蚀,产生质量损失,同时导致Kapton层和Al层之间的分离,使其光学性能退化。空间碎片冲击产生的高温高压状态,也将使Kapton发生热分解等化学变化和Al熔化和汽化等物理变化,导致质量进一步流失和表面粗糙度增加。本项目通过实验手段获得Kapton的动力学和热物理性质;建立Kapton材料的高压物态方程和热分解动力学模型;通过数值模拟,获得空间碎片冲击下Kapton/Al薄膜的物理、化学响应特性,分析弹坑、Kapton和Al膜分离面积、表面污染面积等对薄膜热辐射光学性质的影响;结合空间碎片与航天器碰撞几率模型,采用试验设计分析技术对多次冲击下Kapton/Al薄膜热辐射光学性质的改变进行统计量化分析。
英文摘要
Kapton/Al薄膜是航天器隔热毯的常用结构,其完整性决定航天器整体温度水平。为了了解空间微小碎片对Kapton/Al薄膜撞击所产生的化学反应的影响,本项目对Kapton的物态方程、热分解特性、化学反应对Kapton/Al薄膜完整性的影响进行了系统研究。首先,利用二级轻气炮对Kapton材料进行了动态加载试验研究,获得了Kapton材料的Hugoniot参数和Gruneisen系数,确定了Kapton材料的Gruneisen方程;其次,利用高压DSC和高压热重研究了Kapton材料的热分解特性,获得了分解热和热分解动力学参数,以此为基础,建立了包含压力因素影响的Arrhenius模型;最后,利用数值模拟研究了空间碎片撞击所产生的化学反应对Kapton/Al薄膜完整性的影响,结果表明,化学反应使空间碎片的贯穿孔直径增加10%以上,贯穿面积增加20%以上,同时可使Kapton/Al薄膜的使用寿命降低20%。
期刊论文列表
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专利列表
DOI:--
发表时间:2012
期刊:强激光与粒子束
影响因子:--
作者:汤文辉
通讯作者:汤文辉
DOI:10.1016/j.mechmat.2010.12.001
发表时间:2011-02
期刊:Mechanics of Materials
影响因子:3.9
作者:Hua Chen;Wenhui Tang;Jinhu She;Xianwen Ran;ZhiHong Xu
通讯作者:Hua Chen;Wenhui Tang;Jinhu She;Xianwen Ran;ZhiHong Xu
DOI:10.1007/s11434-012-5602-4
发表时间:2013-02
期刊:Chinese Science Bulletin
影响因子:--
作者:Hua Chen;Wenhui Tang;Xianwen Ran;Mingjian Zhang;ZhiHong Xu
通讯作者:Hua Chen;Wenhui Tang;Xianwen Ran;Mingjian Zhang;ZhiHong Xu
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