ارزيابي اثر تابش هاي فضايي بر روي عايق هاي حرارتي چند لايه

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

عايق¬هاي حرارتي چندلايه (MLI) جزو سيستم¬هاي كنترل حرارتي غيرفعال هستند كه وظيفه‌ي تأمين دماي داخلي ماهواره را دارند. اين پتوهاي عايق حرارت بايد خواص خود را در طول مأموريت فضايي بر اساس الزامات استاندارد ECSS حفظ كنند. ماهواره‌ها با قرارگيري در مدارهاي اطراف زمين و در معرض محيط فضا، درگير عوامل متعددي خواهد شد كه هر كدام به طريقي مي-توانند شرايط را براي تخريب و افت خواص آن فراهم نمايند. يكي از مهم‌ترين اين عوامل، تابش‌هاي فضايي هستند. اين تابش‌ها كه هركدام انواع و تأثيرات متفاوتي دارند، مي‌توانند منجر به يونيزه شدن مواد گردند. در پژوهش حاضر اثر مخرب دز يونيزان كل معادل با مدت زمان حدودي 6، 12 و 18 سال مأموريت فضايي در محيط مدار LEO معادل‌سازي و بررسي شد. اين آزمايش با استفاده از تابش پرتوي گاما با سه مقدار دز kGy100، kGy200 و kGy300 بر روي برخي از لايه‌هاي پليمري پركاربرد در ساخت MLI صورت گرفت. لايه‌هاي مذكور شامل كپتون سياه بدون پوشش، كپتون سياه با يك طرف پوشش آلومينيوم، پلي‌ايميد كپتون با دو طرف پوشش آلومينيوم و PET با دو طرف پوشش آلومينيوم است. اثر پرتوي گاما بر روي اين فيلم‌هاي پليمري مورد بررسي قرار گرفت. بر اين اساس مشخص شد كه خواص ترمواپتيكي لايه‌ها از جمله ضريب جذب خورشيدي و ضريب نشر حرارتي، دچار افت شده است. با اين وجود پس از انجام آزمون FTIR مشخص شد كه در نمونه‌ي كپتون سياه بدون پوشش برخي از پيوندهاي كربن‌دار شكسته شده و با آزاد شدن مولكول گاز از تركيب پليمر، بخشي از جرم ماده از دست رفته است. همچنين آثاري از تشكيل پيوندهاي عرضي در اثر تابش پرتوي گاما در پليمر مشاهده شد. با بررسي نتايج آزمون كشش نتيجه شد كه خواص مكانيكي هر چهار نمونه به ميزان قابل توجهي دچار افت شده است. البته مشخص شد كه در دزهاي تابشي پايين گاما به علت تشكيل پيوندهاي عرضي، نرخ افت خواص مكانيكي كمتر بوده ولي با افزايش دز تابشي شدت افت اين خواص از جمله استحكام كششي، درصد ازدياد طول و چقرمگي نيز افزايش خواهد يافت. در اثر تابش اشعه‌ي گاما بيشترين ميزان افت خواص مكانيكي در ميان نمونه‌هاي مورد آزمايش بر روي پلي‌ايميد كپتون با دو طرف پوشش آلومينايز اندازه‌گيري و شناسايي شد. پس از انجام تست كشش، از سطوح مقطع شكست نمونه‌ها با استفاده از ميكروسكوپ FESEM تصويربرداري شد كه در مقايسه با حالت پيش از پرتودهي، آثاري از تبديل شكست نرم به ترد در فيلم‌هاي پليمري نمايان گشت. اين افزايش تردي پليمرها با افت خواص مكانيكي آن‌ها به طور مستقيم در ارتباط است. ريزساختار نمونه‌ها نيز با استفاده از ميكروسكوپ FESEM آناليز گرديد كه نشانه‌هايي از شكل‌گيري و تركيدن حباب‌هايي بر سطح كپتون سياه بدون پوشش مشاهده شد كه در اثر خارج شدن مولكول گازي از تركيب پليمر رخ داده است. همچنين در فيلم‌هاي پليمري آلومينايز شده نتيجه شد كه دانه‌بندي پوشش آلومينيوم در برخي مناطق كاهش يافته و به صورت پوسته‌اي ظاهر شده كه در پي تخريب پوشش ممكن است زيرلايه‌ي پليمري را نيز به شدت در معرض آسيب قرار دهد. در نهايت توپوگرافي سطح لايه‌ها نيز توسط آناليز AFM مورد بررسي قرار گرفت كه افزايش زبري در سطح تمامي نمونه‌ها نتيجه شد. بيشترين ميزان افزايش زبري بر روي سطح كپتون سياه بدون پوشش مشاهده شد كه نشان‌دهنده‌ي پايداري بيشتر نمونه‌هاي پوشش داده شده با آلومينيوم در مقايسه با پليمر بدون پوشش است.

215702

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان

محمدرضا پاك منش

عباس بهرامي، مهران نحوي

علي اشرفي