CN115537728A - 一种高致密复合型原子氧防护薄膜 - Google Patents

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王兰喜
高恒蛟
王艺
赵琳
赵印中
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Abstract

本发明公开了一种高致密复合型原子氧防护薄膜。首先在有机物基底表面设计一层厚度为1～100nm的致密无微观缺陷的SiOx薄膜，作为硅氧烷涂层生长的“种子层”；随后在SiOx种子层上设计厚度为200～600nm的硅氧烷涂层。最后在硅氧烷表面上设计一层厚度为5～200nm的SiOx薄膜，作为帽子层。本发明的优点在于：SiOx种子层可以有效降低硅氧烷涂层中的微观缺陷，防止形成原子氧剥蚀通道。SiOx帽子层可以有效遮盖硅氧烷表面孔洞、裂纹等缺陷，同时增强原子氧防护性能。为低轨道、超低轨道卫星长期在轨运行提供原子氧防护方法，保证长寿命、低轨道卫星在轨性能和使用寿命。

Description

一种高致密复合型原子氧防护薄膜
技术领域
本发明涉及防原子氧剥蚀技术领域，具体涉及一种高致密复合型原子氧防护薄膜。
背景技术
航天器在低地球轨道环境中运行过程中，其表面功能材料或器件(如太阳电池阵、光学材料、热控涂层等)将遭受原子氧氧化侵蚀，导致其功能失效。因此，对高性能原子氧防护涂层提出迫切需求。
目前只要在材料表面沉积一层足够致密的防护涂层，就可防止原子氧对基底材料的剥蚀效应，例如有机无机杂化硅氧烷涂层等具有良好的低轨原子氧防护能力，可有效保护基底不被原子氧侵蚀。然而，硅氧烷涂层中存在孔洞等微观缺陷，导致原子氧对基底材料严重侵蚀，是造成整体质量损失的根本原因。此外，硅氧烷涂层中存在有机成分，在长时间原子氧辐照下，有机成分会被原子氧氧化形成易挥发物质，逐渐导致硅氧烷涂层中形成孔洞，导致防原子氧性能失效。
因此，为提升硅氧烷原子氧防护涂层的性能，必须减少原子氧防护薄膜的微观缺陷，研制高致密复合型原子氧防护薄膜是至关重要的。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高致密复合型原子氧防护薄膜，该方在有机物基底表面设计了种子层/硅氧烷中间层/帽子层的复合薄膜。设计一层致密无微观缺陷的SiOx种子层可以有效降低硅氧烷涂层中的微观缺陷，防止形成原子氧剥蚀通道。SiOx帽子层可以有效遮盖硅氧烷表面孔洞、裂纹等缺陷，同时增强原子氧防护性能，使防护涂层的综合性能显著提高。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种高致密复合型原子氧防护薄膜，防护薄膜在有机材料基底上由下至上顺次制作有种子层、硅氧烷膜中间层以及帽子层。
种子层的材质为SiOx，x取值为[1,2]范围内的实数；
帽子层的材质为SiOx，x取值为[1,2]范围内的实数。
进一步地，种子层厚度在1至100nm之间。
进一步地，硅氧烷膜中间层的厚度在200至600nm之间，具备柔性和抗原子氧能力。
进一步地，帽子层的厚度在5nm至200nm之间。
有益效果：
本发明提供的一种高致密复合型原子氧防护薄膜，设计的复合涂层中的硅氧烷涂层具有一定柔韧性，且与基底材料附着力强的优点；设计的SiOx种子层具有致密无微观缺陷且平整特性，可以有效降低硅氧烷涂层中的微观缺陷，防止形成原子氧剥蚀通道。设计的SiOx帽子层也具有致密无微观缺陷且平整特性，可以有效遮盖硅氧烷表面孔洞、裂纹等缺陷，同时增强原子氧防护性能，使防护涂层的综合性能显著提高。满足低轨道、超低轨道卫星长期在轨运行对原子氧防护需求。
附图说明
图1为本发明技术解决方案的示意图。1-基底材料，2-设计的SiOx种子层，3-设计的硅氧烷中间层，4-设计的SiOx帽子层。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种高致密复合型原子氧防护薄膜，防护薄膜在有机材料基底1上由下至上顺次制作有种子层2、硅氧烷膜中间层3以及帽子层4。
种子层2的材质为SiOx，x取值为[1,2]范围内的实数。
帽子层4的材质为SiOx，x取值为[1,2]范围内的实数。
x取值为1时即为氧化硅薄膜，x取值为2时即为二氧化硅薄膜。
实施例1：
本实施例包括如下设计：
(1)在有机物基底表面设计一层二氧化硅薄膜或者类二氧化硅SiOx薄膜，x取值为1～2之间，二氧化硅薄膜或者类二氧化硅SiOx薄膜厚度在1～100nm范围内，具有致密、无微观缺陷且平整的特性。
(2)将(1)所设计的二氧化硅薄膜或者类二氧化硅SiOx薄膜作为种子层，设计一层硅氧烷薄膜，厚度在200～600nm之间，硅氧烷涂层具有一定的柔性和抗原子氧能力。
(3)在硅氧烷表面上设计一层SiO2薄膜，作为“帽子层”，厚度在5～200nm之间，具有致密、无微观缺陷且平整的特性。该防护设计方法有助于有效降低硅氧烷涂层中的微观缺陷，修复硅氧烷涂层的表面缺陷缺陷，同时增强原子氧防护性能。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高致密复合型原子氧防护薄膜，其特征在于，所述防护薄膜在有机材料基底(1)上由下至上顺次制作有种子层(2)、硅氧烷膜中间层(3)以及帽子层(4)；
所述种子层(2)的材质为SiOx，x取值为[1,2]范围内的实数；
所述帽子层(4)的材质为SiOx，x取值为[1,2]范围内的实数。
2.如权利要求1所述的一种高致密复合型原子氧防护薄膜，其特征在于，所述种子层(2)厚度在1至100nm之间。
3.如权利要求1所述的一种高致密复合型原子氧防护薄膜，其特征在于，
所述硅氧烷膜中间层(3)的厚度在200至600nm之间。
4.如权利要求1所述的一种高致密复合型原子氧防护薄膜，其特征在于，所述帽子层(4)的厚度在5nm至200nm之间。
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