ZnO白漆空间性能退化的地面恢复与保护研究

地面环境与空间环境间的巨大差异对氧化锌白漆的性能退化研究影响很大。为了在地面模拟实验中保护氧化锌白漆的光学性能退化,在模拟的空间环境下对S781白漆进行了150keV质子辐照实验,辐照后分别在原位、空气、真空、氩气和液氮环境下研究了S781白漆光谱反射系数的变化和太阳吸收比的变化。结果表明:空气暴露后,氧在氧化锌表面的化学吸附使光学性能退化显著恢复。真空、氩气和液氮能够抑制气体的化学吸附,因此对光学性能退化具有保护作用。此外,液氮的冻析效应也有助于抑制光学性能退化的恢复。

ZnO白漆的质子辐照损伤与光学性能退化机理

为进一步阐明ZnO白漆的辐照损伤与光学性能退化机理,在模拟的空间环境下对S781白漆进行了150keV质子辐照实验。质子辐照后,在原位条件下测试了光谱反射系数和太阳吸收比的退化规律,并利用模拟仿真和光致荧光光谱研究了ZnO白漆与质子间的微观交互作用和辐照诱发缺陷。结果表明,质子辐照下ZnO颜料发生电离生成-1价锌空位,是S781白漆出现b带吸收和光学性能退化的主要原因。此外,本工作支持了ZnO绿带荧光源于锌空位的第一原理计算结果。

S781白漆电子辐照后光学性能退化的恢复与保护

为了深入认识和抑制航天器材料空间辐照损伤在地面环境中的恢复,在模拟的空间环境下对S781白漆进行了90keV电子辐照试验。研究了电子辐照后,试样分别在真空环境下、真空室注入空气后和空气中储存几小时后辐照诱发的光谱反射系数和太阳吸收比的变化。结果表明,S781白漆光学性能退化的恢复主要发生于与空气接触的数分钟内。此外,液氮环境对S781白漆的电子辐照损伤和光学性能退化具有保护作用。液氮的保护机制不仅在于它抑制了氧在材料表面的化学吸附,还在于它对辐照诱发缺陷的冻析效应。

电子辐照下氧化锌涂层光学特性变化的解析

本文在分析以氧化锌为颜料的S781热控白漆电子辐照作用机理的基础上,结合材料的辐照剂量深度分布理论、材料对光子的吸收理论等,采用对材料分层解析的方法,建立了表达材料光谱吸收率变化与电子辐照能量和注量关系的模型。结合实验数据,使用Matlab软件中运用最小二乘法解决曲线拟合问题的方法,计算出了模型中的待定参数。本模型的准确性和计算方法的可行性得到了实验的验证,可应用于氧化锌白漆类热控涂层空间辐照环境下光学特性退化的预测。