Исследование свойств и структуры полиимидных пленок после воздействия факторов космического пространства низких земных орбит
Диссертация
Для применения на КА в качестве экранно-вакуумной теплоизоляции и терморегулирующих покрытий, обеспечивающих заданный тепловой режим, особый интерес представляют полиимидные пленочные материалы, которые, как известно, обладают уникальными физико-химическими свойствами — высокой химической, термической и радиационной стойкостью, превосходными физико-химическими характеристиками. Однако проведенные… Читать ещё >
Содержание
- Список условных сокращений
- Глава 1. Литературный обзор
- 1. 1. Синтез полиимидных материалов
- 1. 2. Получение полиимидной пленки
- 1. 3. Физико-химические свойства полиимидных пленок
- 1. 4. Характеристика космического пространства низких земных орбит
- 1. 5. Воздействие факторов космического пространства на полимерные материалы КА
- 1. 6. Применение полимерных материалов на космических аппаратах
- Выводы
- Глава 2. Экспериментальные методы исследования
- 2. 1. Методика проведения натурного эксперимента на орбитальной космической станции «Мир»
- 2. 2. Измерение массы и толщины образца
- 2. 3. Гониометрический метод исследования поверхностных свойств полимерных пленок
- 2. 4. Спектральные методы исследования
- 2. 4. 1. Методы спектрофотомерии
- 2. 4. 2. Метод Фурье ИК — спектроскопии
- 2. 4. 3. Метод МНПВО
- 2. 5. Измерение круговых диаграмм яркости
- 2. 6. Методы электронной сканирующей и атомной силовой микроскопии. ф
- 2. 7. Фотографический метод исследования формы капель жидкости
- 2. 8. Метод ЭПР. г
- Глава 3. Исследования физических свойств экспонированных полиимидных пленок
- 3. 1. Описание внешнего вида полиимидных пленок
- 3. 2. Исследование массы, толщины и плотности полиимидов
- 3. 3. Скорость изменения массы и толщины полиимидных пленок
- 3. 4. Оценка эффективности реакций атомарного кислорода с полиимидными пленками, экспонированными на орбитальной космической станции «Мир»
- 3. 5. Оценка радиационная повреждений полиимидных пленок
- 3. 6. Парамагнитные свойства экспонированных полиимидных щ пленок
- Выводы
- Глава 4. Исследования поверхностных свойств экспонированных полиимидных пленок
- 4. 1. Фотографический метод исследования поверхности экспонированных полиимидных пленок
- 4. 2. Исследование поверхностных свойств полиимидов гониометрическим методом. ф 4.2.1. Исходная полиимидная пленка
- 4. 2. 2. Полиимидные пленки, экспонированные 28 месяцев
- 4. 2. 3. Полиимидные пленки, экспонированные 42 месяца
- 4. 2. 4. Полиимидные пленки, экспонированные под защитой пленок
- 5. 1. Исследование полиимидных пленок методом электронной сканирующей микроскопии
- 6. 2. Исследование полиимидных пленок методом атомной силовой микроскопии
- 6. 1. Исследование круговых диаграмм яркости
- 6. 2. Исследование полиимидных пленок методом электронной спектроскопии
- 7. 1. Исследование полиимидных пленок методом ИК-Фурье-спектроскопии
- 7. 1. 1. Полиимидные пленки, экспонированные 28 месяцев
- 7. 1. 2. Полиимидные пленки, экспонированные 42 месяца
- 7. 1. 3. Внутренние полиимидные пленки
- 7. 2. Исследование тонких поверхностных слоев полиимидов методом МНПВО
Список литературы
- Пшежецкий С.Я., Котов А. Г., Милинчук В. К., Рогинский В. А., Тупиков В. И. ЭПР свободных радикалов в радиационной химии. — М.: Химия, 1972.-480 с.
- Милинчук В.К., Клиншпонт Э. Р., Пшежецкий С. Я. Макрорадикалы. -М.: Химия, 1980.-264 с.
- Клиншпонт Э.Р., Милинчук В. К. Полиимидные материалы в условиях комбинированного воздействия ионизирующих излучений и других физических факторов // Журн. ВХО им. Д. И. Менделеева. 1990. — Т.35. — № 5.-С. 618−625.
- Милинчук В.К., Жданов Г. С. Фоторадиационные эффекты в полимерах. Обз. инф. Серия «Радиационная стойкость органических материалов». М.: НИИТЭХИМ, 1980. — 64 с.
- Клиншпонт Э.Р., Кирюхин В. П., Милинчук В. К. Радиационно-химические процессы в полимерах при высоких давлениях. Обз. инф. Серия «Радиационная стойкость органических материалов». М.: НИИТЭХИМ, 1982. — 49 с.
- Milinchuk V.K., Kovarskij A.L. Radiation Chemistry of Polymers under High Pressure // High-Pressure Chemistry and Physics of Polymers. GRC Press. Inc., Ch. 5, 1994.
- Милинчук B.K., Клиншпонт Э. Р., Тупиков В. И. Основы радиационной стойкости органических материалов. — М.: Энергоатомиздат, 1994. -256 с.
- Милинчук В.К. Радиационная стойкость органических материалов // Известия ВУЗов. Ядерная энергетика. 2001. — № 4. — С. 77 — 85.
- O.Banks В.A., Rutledge S.K., Brady J.A. The NASA Atomic Oxygen Effects Test Program // Fifteenth Space simulation conference: support the highway to space through testing. J. Stecher, ed Williamsburg, VA (USA). 1988. -P. 51−65.
- Connel J.W. The effect of low Earth orbit atomic oxygen exposure on phenylphosphine oxide-containing polymers // High Perform. Polym. -2000. Vol. 12.- № p. 43 -52.
- Милинчук B.K., Клиншпонт Э. Р., Шелухов И. П., Смирнова Т. Н. Деградация полимерных материалов на орбитальной космической станции «Мир» // Известия вузов. Ядерная энергетика.- 2002. № 2. — С. 108 -118.
- Войценя B.C., Гужова С. К., Титов В. И. Воздействие низкотемпературной плазмы и электромагнитного излучения на материалы. М.: Энер-гоатомиздат, 1991. — 224 с.
- Бессонов М.И., Котон M.M., Кудрявцев B.B., Лайус JI.А. Полиимиды -класс термостойких полимеров. Л.: Наука, 1983. — 328 с.
- Адрова Н.А., Бессонов М. И., Лайус Л. А., Рудаков А. П. Полиимиды -новый класс термостойких полимеров. Л.: Наука, 1968. — 211 с.
- Энциклопедия полимеров. М.: Советская Энциклопедия, 1977. — 1152 с.
- Полиимидная технология. Справочная информация // http://tps.iu4.bmstu. ru/index.htm.
- DuPont™ Kapton: Property Comparison of Kapton ® 100 HN and 100 HA //http://www.dupont.com/kapton/products/H-97 929.html
- Weiser E.S., Johnson T.F., St Clair T.L., Echigo Y., Kaneshiro H., Grimsley B.W. Polyimide foams for aerospace vehicles // High Perform. Polym. -2000. Vol. 12. — № i. p. 27 — 42.
- Светличный B.M., Кудрявцев B.B. Полиимиды и проблема создания современных конструкционных композиционных материалов // Высо-комол. соед. 2003. — Серия Б. — Т. 45. — № 6. — С. 984 — 1036.
- Коварская Б.М., Блюменфельд А. Б., Левантовская И. И. Термическая стабильность гетероцепных полимеров. М.: Химия, 1977. — 264 с.
- Sroog С.Е. Polyimides. // J. Polym. Sci., Macromolec. Rev. 1976. — Vol. 11.-P. 161 -208.
- Саид-Галиев Э.Е., Выгодский Я. С., Никитин JI.H., Винокур Р. А., Хохлов А. Р., Потоцкая И. В., Киреев В. В., Schaumburg К. Синтез полиимидов в сверхкритическом диоксиде углерода // Высокомол. соед. 2004. — Серия А. — Т. 46. — № 4. — С. 634 — 638.
- Гальпер A.M. Радиационный пояс Земли // Соросовский образовательный журнал. 1999. — № 6. — С. 75 — 81.
- Григоров Н.Л. Электроны высокой энергии в окрестностях Земли. М.: Наука, 1985.- 120 с.
- Славатинский С.А. Космические лучи и их роль в развитии физики высоких энергий и астрофизики // Соросовский образовательный журнал.-1999.- № 10.-С. 68−74.
- Лучков Б.И. Гамма-диагностика солнечных вспышек // Соросовский образовательный журнал. 2000. — Т. 6. — № 9. — С. 73 — 79.
- Сотникова Р.Т. Солнце в рентгеновских лучах // Соросовский образовательный журнал. 2000. — Т. 6. — № 1. — С. 96 — 101.
- Гнедин Ю.Н. Небо в рентгеновских и гамма-лучах // Соросовский образовательный журнал. 1997. — № 5. — С. 74 — 79.
- Кочаров Г. Е. Космические лучи ультравысокой энергии и реликтовое излучение во вселенной // Соросовский образовательный журнал. -2001.-Т. 7.-№ 7.-С. 83 -87.
- Гинзбург B. JL Астрофизические аспекты исследования космических лучей. //Успехи физических наук. 1988. — Т. 155. — Вып. 2. — С. 185 -217.
- Ерухимов JI.M. Ионосфера Земли как космическая плазменная лаборатория //Соросовский образовательный журнал. -1998. № 4. — С. 71 — 77.
- Гильденбург И.Г. Плазменный резонанс в лаборатории и в верхней атмосфере // Соросовский образовательный журнал. 2000. — Т. 6. — № 12.-С. 86−92.
- Физика космоса. Маленькая энциклопедия. М.: Сов. Энциклопедия, 1976.-655 с.
- Коваленко В. А. Солнечный ветер. -М.: Наука, 1983. 272 с.
- Баранов В.Б. Что такое солнечный ветер // Соросовский образовательный журнал. 1996. — № 12. — С. 81 — 86.
- Нусинов М.Д. Воздействие и моделирование космического вакуума. -М.: Машиностроение, 1982. 176 с.
- Беляев М.Ю. Научные эксперименты на космических кораблях и орбитальных станциях. -М.: Машиностроение, 1984. 264 с.
- Milintchouk A., Van Eesbeek М., Levadou F., Harper Т. Influence of X-ray Solar Flare Radiation on Degradation of Teflon in Space // Journal of Spacecraft and Rockets. 1997. — Vol. 34. — № 4. — P. 542 — 548.
- Своллоу А. Радиационная химия. M.: Атомиздат, 1976. — 278с.
- Акишин А.И., Новиков J1.C. Физические процессы на поверхности искусственных спутников Земли. -М.: Изд-во МГУ, 1987. 90 с.
- Радиационная стойкость органических материалов / Под ред. В.К. Ми-линчука, В. И. Туликова. М.: Энергоатомиздат, 1986. — 268 с.
- Milinchuk V.K. Photoradiation Chemistry of Polymers // Internaional Symposium «Ionizing Radiation and Polymers», Guadeloupe, France, 1994. -P.28.
- Акишин А.И., Новиков JI.C. Методика и оборудование имитационных испытаний материалов космических аппаратов. М.: Изд-во МГУ, 1990.-90 с.
- Рыбкин В.В., Кувалдина Е. В., Смирнов С. А., Титов В. А., Иванов А. Н. Кинетические закономерности начальных стадий взаимодействия плазмы кислорода с поверхностью полиимида Kapton Н // Химия высоких энергий. — 1999. — Т. 33. — № 6. — С. 463 — 466.
- How minor contamination levels can have large effects // http://ourworld. compuserve.com/homepages/rhlacombe/fluorine.html
- Милинчук B.K. Радиационная химия // Соросовский образовательный журнал. 2000. — Т. 6. — № 4. — С. 24 — 29.
- В.М. Светличный, В. В. Кудрявцев. Полиимиды и проблема создания современных конструкционных композитных материалов // Высокомо-лек. соед. 2003. — Серия Б. — Т. 45. — № 6. — С. 984 — 1036.
- Аллен К.У. Астрофизические величины. -М.: Мир, 1977. 438 с.
- Железняков В.В. Проблемы современной астрофизики // Соросовский образовательный журнал. 1996. — № 6. — С. 83 — 91.
- Grossman Е., Gouzman I., Lempert G., Noter Y. Assessement of Atomic-Oxygen Flux in Low-Earth-Orbit Ground Simulation Facilities // Journal of Spacecraft and Rockets. 2004. — Vol. 41. — № 3. — P. 356 — 359.
- Лесновский E. Стандартизация как средство повышения эффективности использования инвестиций в космическую технику. // http://www.center, ru /riasite/index.phtml?tbl=tb88&id=333.
- Теплообмен и тепловой режим космических аппаратов / Под ред. Дж. Лукаса. М.: Мир, 1974. — 544 с.
- Dever J.A., Messer R., Powers C., Townsend J., Wooldridge E. Effects of Vacuum Ultraviolet Radiation on Thin Polyimide Films // High Perform. Polym. 2001. — Vol. 13. — № 3. — P. S391 — S399.
- Skurat V.E., Samsonov P.V. Some Peruliarities in Laboratory Simulaton of Polymer Film Degradation by Solar Vacuum Ultraviolet Radiation in a Space Environment // High Perform. Polym. 2001. — Vol. 13. — № 3. — P. S529 — S537.
- Smith J.G., Connell J.W., Delozier D.M., Lillehei P.T., Watson K.A., Lin Y., Zhou D., Sun Y.-P. Space durable polymer/carbon nanotube films for electrostatic charge mitigation. // Polymer. 2004. — Vol. 45. — P. 825 — 836.
- Kinoshita H., Tagawa M., Yokota K., Ohmae N. Nonlinear phenomena in the mass loss of polyimide films under hyperthermal atomic oxygen beam exposure // High Performance Polym. 2001. — Vol. 13. — № 4. — P. 225 -234.
- NASA Glenn Research Center // http://www.lerc.nasa.gov/WWW/epb-ranch/space/AOAbs.htm.
- Пугачевич П.П., Бегляров Э. М., Лавыгин И. А. Поверхностные явления в полимерах. -М.: Химия, 1982. 200 с.
- Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества: Справочник / Под ред. А. А. Абрамзона и Е. Д. Щукина. Л.: Химия, 1984. — 392 с.
- Souheng Wu. Polymer Interface and Adhesion. E.I. Pont de Nemours &Company Wilmington, Delaware. Marcel Dekker, Inc. New York and Basel, 1982.-630 p.
- Воюцкий C.C. Курс коллоидной химии. M.: Химия, 1964.- 374 с.
- Берлин А.А., Басин В. Е. Основы адгезии полимеров. М.: Химия, 1974.-392 с.
- Сумм Б.Д., Горюнов Ю. В. Физико-химические основы смачивания и растекания. М.: Химия, 1976. — 232 с. 73.3имон А. Д. Адгезия жидкости и смачивание. М.: Химия, 1974. — 416 с. 74.3имон А. Д. Адгезия пленок и покрытий. М.: Химия, 1977. — 352 с.
- Гильман А.Б. Изменение свойств поверхности поликарбоната под действием тлеющего низкочастотного разряда // Химия высоких энергий. 1997. — Т. 33. — № 6. — С. 467 — 470.
- Гильман А.Б. Воздействие плазмы тлеющего НЧ-разряда на поли-имидные пленки различной структуры // Химия высоких энергий. -1997. Т. 31. -№ 1. — С. 54−57.
- Гильман А.Б., Шифрина Р. В., Потапов В. К., Тузов J1.C., Венгерская Л. Э., Григорьева Г. А. Изменение свойств и структуры поверхности по-лиимида под воздействием тлеющего разряда // Химия высоких энергий. 1993. — Т. 27. — № 2. — С. 79 — 84.
- Джон Р. Дайер Приложения абсорбционной спектроскопии органических соединений. -М.: Химия, 1970. 164 с.
- Наканиси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений. М.: Мир, 1965. — 214 с.
- Смит А. Прикладная ИК-спектроскопия. -М.: Мир, 1982. 328 с.
- Гордон А., Форд Р. Спутник химика М.: Мир, 1976. — 541 с. 84.3бинден Р. Инфракрасная спектроскопия высокополимеров. — М.: Мир, 1966.- 355 с.
- Кустанович И.М. Спектральный анализ. М.: Высшая школа, 1967. -392 с.
- Пентин Ю.А., Вилков Л. В. Физические методы исследования в химии. — М.: Мир, 2003.-683 с.
- Сперанская Т.А., Тарутина Л. И. Оптические свойства полимеров. Л.: Химия, 1976. — 136 с.
- Казицына JI.A., Куплстекая Н. Б. Применение УФ-, ИК- и ЯМР-спектроскопии в органической химии. М.: Высшая школа, 1971. — 256 с.
- Топорец А.С. Оптика шероховатой поверхности. Л.: Машиностроение, 1988. — 192 с.
- Mishra R., Yripathy S.P., Dwivedi К.К., Khathing D.T., Ghosh S., Muller M., Fink D. Spectroscopic and thermal studies of electron irradiated polyim-ide // Radiation Measurement. 2003. — Vol. 36. — P. 621 — 624.
- Рашкович Л.Н. Атомно-силовая микроскопия процессов кристаллизации в растворе // Соросовский образовательный журнал. 2001. — Т. 7. -№ 10.-С. 102- 108.
- Бахтизин Р.З. Сканирующая туннельная микроскопия новый метод изучения поверхности твердых тел // Соросовский образовательный журнал. — 2000. — Т. 6. — № 11. — С. 83 — 89.
- Лифшиц В. Г. Современные приложения сканирующей туннельной микроскопии для анализа и модификации поверхности //Соросовский образовательный журнал. 2001. — Т. 7. — № 5. — С. 110−116.
- Вудрав Д., Делчар Т. Современные методы исследования поверхности. -М.: Мир, 1989.-564 с.
- Мазо Г. Н. Методы атомного спектрального анализа // Соросовский образовательный журанал. 2000. — Т. 6. — № 7. — С. 31 — 34.
- Пшежецкий С.Я., Котов А. Г., Милинчук В.К, Рогинский В. А, Тупиков В. И. ЭПР свободных радикалов в радиационной химии. М.: Химия, 1972.- 480 с.
- Милинчук А.В., Скурат В. Е. Радиационная стойкость органических материалов в условиях космоса: Сб. науч. тр. М.: НИИТЭХИМ, 1988. — С. 11 -20.
- Милинчук В.К., Клиншпонт Э. Р. Шелухов И.П., Смирнова Т. Н., Ф Пасевич О.Ф. Деградация полиимидных материалов на низких земныхорбитах // Химия высоких энергий. 2004. — Т. 38. — № 1. — С. 10 — 15.
- ЮО.Бруст Г. Полиимиды // http://www.pslc.ws/russian/imide.html
- Ю1.Бартлоп Дж., Койл Дж. Возбужденные состояния в органической химии. М.: Мир, 1978.-446 с.
- Ю2.Мелышков М. Я., Смирнов В. А. Фотохимия органических радикалов. М.: Изд-во МГУ, 1994. — 336 с.
- Котов Б.В. Донорно-акцепторная природа и электромагнитные свойства ароматических полиимидов.: Автореф. дис. д-ра хим. наук, М., • 1992.-65 с.
- Ю4.Милинчук В. К., Пасевич О. Ф. Изменение структуры и свойств полимерных материалов при экспонировании на низких земных орбитах // Тез. докл. XVII Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. Казань. 2003 г. — Т. 3. — С. 275.
- Обнинск. 2003. — С. 94 -95.
- Zagorski D.L., Milinchuk V.K., Pasevich O.F. AFM and SEM Investigation of Polymers Irradiated in Cosmic Space //12th International Conferenceon Radiation Effects in Insulators. Granado-Rio Grande do Sul-Brazil.-2003.-P. 139.
- ИО.Пасевич О. Ф., Милинчук В. К. Структура и свойства полиимидных пленок, экспонированных на низких земных орбитах // Тез. докл. Структурные основы модификации материалов методами нетрадиционных технологий. Обнинск. 2005. — С.35 — 36.
- Пасевич О.Ф., Ананьева О. А., Милинчук В. К. Эффекты в полимерах при экспонировании в экстремальных условиях космического пространства // Тез. докл. IX Международной конференции «Безопасность АЭС и подготовка кадров». Обнинск. 2005. — С. 86 — 88.
- Пикаев А.К. Современная радиационная химия. Твердое тело и полимеры. Прикладные аспекты. -М.: Наука, 1987. 448 с.
- Milinchuk V.K., Marchetti М., Allegri G. Technical Report: Degradation of polyimide films in Low Earth Orbit // Технический отчет кафедры О и СХ ИАТЭ, университета «La Sapienza» (Рим) и космической фирмы «Alenia» (Италия). 10 с.
- Хмелевская B.C. Процессы самоорганизации в твердом теле // Соросовский образовательный журнал. 2000. — Т. 6. — № 6. — С. 85 -91.
- Хмелев екая B.C. Неравновесные состояния в твердом теле. /Учебное пособие по курсу «Физика конденсированных сред». Обнинск: ИАТЭ, 2004. — 156 с.
- Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловыхдвигателей до диссипативных структур. М.: Мир, 2002. -461 с.
- Николис Т., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. -М.: Мир, 1979. -512 с.
- Хакен Г. Синергетика. М.: Мир, 1985. — 412 с. 122.0сипов А. И. Термодинамика вчера, сегодня, завтра // Соросовский образовательный журнал. 1999. — № 4. — С.79 — 85.