崔智瑶,王林山,钱余海,左 君,徐敬军,李美栓

(1. 东北大学 理学院,沈阳 110013; 2. 山东铝谷产业技术研究院有限公司,邹平 256200;3. 中国科学院金属研究所 沈阳材料科学国家研究中心,沈阳 110016)

距离地球表面200～700 km的低地球轨道(LEO)空间，是宇宙飞船、对地观测卫星、气象卫星和空间站等航天器的主要运行区域。航天器在LEO中运行时会受到空间原子氧(AO)、太空紫外辐射、粒子辐射、高真空、等离子体、热循环以及微流星体与空间碎片等各类空间环境因素的影响。其中，LEO空间中稀薄的空气受到紫外光致分解作用产生AO，AO通量密度可以达到1013～1016atom/(cm2·s)，它们与高速运动飞行器碰撞产生的相对动能高达5 eV，由AO强烈的冲蚀效应产生的化学侵蚀和机械冲蚀作用使飞行器表面材料受到严重剥蚀，从而使其性能过早退化最终导致失效，因此空间AO是导致空间飞行器材料产生失效的最主要的环境因素。

人类对外部太空环境的认识、探索、开发和利用的进程与空间材料的性能密切相关。聚酰亚胺(Kapton)具有优异的介电、耐热及耐辐射性能，是最为常用的空间材料，但其极易受到空间AO的侵蚀而发生严重的质量损失(原子氧侵蚀系数为3×10-24cm3/atom)、表面粗糙度增大、失光和变色、粉化等各类功能失效，降低飞行器的服役寿命和安全性，这将严重制约其在LEO空间的应用。在聚酰亚胺表面施加防护涂层是提高其抗AO侵蚀性能的主要措施，通常要求这类涂层表面能生成Al2O3、SiO2等原子氧侵蚀系数极低(较聚酰亚胺降低1～2个或更高数量级)的无机氧化物产物，并且要求涂层与基体之间具有良好的附着性能。……