聚酰亞胺/無機氧化物復合薄膜的制備與耐原子氧性能

王 凱 肖 飛 詹茂盛

(北京航空航天大學 材料科學與工程學院，北京100191)

航天器在距地面100～1 000 km的低地球軌道(LEO，Low Earth Orbit)中運行時，要承受原子氧(AO，Atomic Oxygen，)、真空紫外輻射(VUV，Vacuum Ultraviolet)、微小碎片撞擊以及VUV與AO協同作用等極端環境的考驗.其中，原子氧可與幾乎所有有機材料和部分無機材料作用，造成材料表面的氧化剝蝕和性能退化.國內外眾多的地面模擬試驗和美國宇航局(NASA)等的飛行試驗(STS-8，STS-17，STS-41，STS-44)、長期暴露試驗(LDEF)以及有限期選擇性暴露試驗(LDCE)，都證實原子氧是導致材料發生性能變化的主要原因［1－4］.

隨著航空、航天技術的發展，以芳雜環為主要結構單元的聚合物，特別是芳香族聚酰亞胺(PI)因其突出的耐高低溫性能和優異的電絕緣性能而廣泛應用.然而，在低軌道運行的航天器外層，PI材料會和原子氧作用引起化學鍵的斷裂，導致PI物理、機械、光學性能的改變［5－7］.

市售的PI薄膜都不能經受原子氧的侵蝕，因而亟需一種保護PI不被侵蝕的方法.目前，提高PI耐原子氧性能主要有2個策略:①在PI基體表面涂層，國內在這方面進行了較多研究并取得了很好的效果［8－10］，然而在較大面積上制備均勻無缺陷的防護涂層非常困難，一旦出現缺陷，原子氧將從這些針孔狀或者刮痕等類的缺陷處開始侵蝕PI，導致其氧化降解;②通過共聚、共混、雜化等技術將耐原子氧組分引入到PI基體中，這種方法有可能在缺陷處自發地形成保護層，從而提高PI的耐原子氧性能.將一些無機氧化物引入PI基體已有較多報道，如 PI/SiO2，PI/Al2O3，PI/TiO2，PI/V2O5等，但是對無……