《Kapton/Al薄膜在微小空間碎片衝擊下的物理化學特性研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由冉憲文擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Kapton/Al薄膜在微小空間碎片衝擊下的物理化學特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：冉憲文
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
Kapton/Al薄膜是太空飛行器隔熱毯的常用結構，其熱輻射光學性質決定太空飛行器整體溫度水平。空間微小碎片是影響太空飛行器壽命與可靠性的重要空間環境因素。微小空間碎片的衝擊，使Kapton/Al薄膜受到剝蝕，產生質量損失，同時導致Kapton層和Al層之間的分離，使其光學性能退化。空間碎片衝擊產生的高溫高壓狀態，也將使Kapton發生熱分解等化學變化和Al熔化和汽化等物理變化，導致質量進一步流失和表面粗糙度增加。本項目通過實驗手段獲得Kapton的動力學和熱物理性質；建立Kapton材料的高壓物態方程和熱分解動力學模型；通過數值模擬，獲得空間碎片衝擊下Kapton/Al薄膜的物理、化學回響特性，分析彈坑、Kapton和Al膜分離面積、表面污染面積等對薄膜熱輻射光學性質的影響；結合空間碎片與太空飛行器碰撞幾率模型，採用試驗設計分析技術對多次衝擊下Kapton/Al薄膜熱輻射光學性質的改變進行統計量化分析。
結題摘要
Kapton/Al薄膜是太空飛行器隔熱毯的常用結構，其完整性決定太空飛行器整體溫度水平。為了了解空間微小碎片對Kapton/Al薄膜撞擊所產生的化學反應的影響，本項目對Kapton的物態方程、熱分解特性、化學反應對Kapton/Al薄膜完整性的影響進行了系統研究。首先，利用二級輕氣炮對Kapton材料進行了動態載入試驗研究，獲得了Kapton材料的Hugoniot參數和Gruneisen係數，確定了Kapton材料的Gruneisen方程；其次，利用高壓DSC和高壓熱重研究了Kapton材料的熱分解特性，獲得了分解熱和熱分解動力學參數，以此為基礎，建立了包含壓力因素影響的Arrhenius模型；最後，利用數值模擬研究了空間碎片撞擊所產生的化學反應對Kapton/Al薄膜完整性的影響，結果表明，化學反應使空間碎片的貫穿孔直徑增加10%以上，貫穿面積增加20%以上，同時可使Kapton/Al薄膜的使用壽命降低20%。
