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热缩套管绝缘性能辐照效应研究

来源:沃尔兴        时间:2015-07-14          查看次数:

       引言:
       航天器外部材料由于受到空间带电粒子辐照环境的作用,其性能会发生变化。带电粒子辐照使得航天器热控涂层的太阳吸收比退化,造成聚合物材料的分子键断裂,使太阳能电池的输出功率下降,对光学器件的性能产生影响。研究空间带电粒子辐照效应对研制我国长寿命、高可靠航天器具有重要意义。
       航天器上常用热缩套管进行绝缘。例如在航天器的磁力矩器中使用热缩套管来保护电线电缆,起到绝缘、密封的作用。热缩套管的击穿电场强度和体积电阻率是反映其绝缘保护作用的重要性能指标。航天器在轨乜行期间,由于受到空间带电粒子的辐照作用,热缩套管的击穿电场强度和体积电阻率会发生变化,从而有可能导致电线、电缆问放电或导通,影响航天器的正常工作。
 
       试验原理及方法
       热缩套管的辐照效应地面模拟试验采用以下两种试验方法:
       (1)根据电离辐射总剂量效应等效的方法,采用60Co源放射出的γ射线来模拟空问高能带电粒子的电离辐射环境,以考核热缩套管耐受辐射总剂量损伤的能力和水平。
       (2)根据辐照剂量.深度分布等效性的方法…,利用低能电子模拟空间低能带电粒子辐照环境,从而了解热缩套管在该环境下绝缘性能退化情况。
       结论和建议:
       热缩套管在空间带电粒子辐照环境中,绝缘性能会发生退化。利用γ射线和低能电子进行的地面模拟试验结果表明,热缩套管的击穿电场强度在辐照环境中变化不大,而体电阻率下降比较严重。对应相同在轨飞行时间的等效模拟环境下,低能电子辐照要比γ射线辐照引起的效应更为严重。采用γ射线模拟在LEO飞行8年后,高压聚乙烯类热缩套管的体电阻率降低到原来的50%左右,而添加抗氧化剂聚烯烃黑色热缩套管和聚乙烯黑色热缩套管(苏州沃尔兴)的体电阻率基本没有降低。采用低能电子辐照模拟同样在轨时间后,高压聚乙烯类热缩套管的体电阻系数降低到原来的5%以下,聚乙烯黑色热缩套管(苏州沃尔兴)的体电阻率也下降到不足原来的10%,而添加抗氧化剂聚烯烃黑色热缩套管的体电阻率退化最小,约退化了70%。
       随着我国空间技术的发展,越来越多的材料、组件将被用在航天器的表面。对于这些材料、组件,过去一般只采用γ射线电离总剂量辐照试验的方法来研究辐照效应,然而在新的应用要求面前,必须重视低能带电粒子的辐照效应模拟试验,开展这方面的研究工作,从而保障航天器的高可靠运行。

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