胡汉军, 张凯锋, 周 晖, 刘兴光, 郑玉刚

(兰州空间技术物理研究所 真空技术与物理国防科技重点实验室, 甘肃 兰州 730000)

在200~700 km 的低轨环境中，主要的辐照环境是原子氧效应和紫外辐照，其中原子氧对大多数润滑材料具有明显的破坏作用[1-2].由于飞行器的轨道速率达到大约8 km/s，使得原子氧具有相当于5 eV的动能，极易侵蚀大多数非金属润滑材料[3].原子氧对非金属润滑材料的损伤机理主要是氧化侵蚀和溅射损耗[4-5].典型的非金属润滑材料(包括MoS2、WS2、石墨、有机润滑油、有机润滑脂和聚合物自润滑材料等)均会与原子氧发生氧化反应，生成易挥发性物质而造成材料的质损和化学组成的变化，使材料的摩擦学性能下降[6-7].鉴于此，空间机构中的活动部件普遍采用了遮挡保护措施，以避免润滑材料直接暴露于原子氧环境.然而，由于体积、质量和功耗等方面的诸多因素限制，在一些机构中无法对润滑材料遮挡保护，这就要求深入研究润滑材料的耐原子氧性能，以提升润滑设计的可靠性.目前，对低轨暴露机构普遍使用固体润滑方式，如常用的溅射MoS2基薄膜、软金属膜和无机粘接MoS2膜，其中溅射MoS2基薄膜具有极低的真空摩擦系数、良好的耐磨损能力、宽的使用温度范围和极低的质损和可凝挥发.Gao等[8-9]的研究表明累积通量2.0×1019atoms/cm2的原子氧对于MoS2-Sb2O3和WS2/MoS2多层膜的氧化作用仅局限在表面几十纳米以内.J Cross[10]对MoS2薄膜开展了累积通量达到5×1023atoms/cm2的辐照试验，但其原子氧的动能只有1.5 eV.通过……