太空也需要防腐???
浩瀚的宇宙中存在著無(wú)數(shù)的奧秘,為了揭開(kāi)其神秘面紗,世界各國(guó)相繼借助于各種航天器訪問(wèn)太空及其他星球。但是,復(fù)雜的太空環(huán)境是非常惡劣和危險(xiǎn)的,太空中沒(méi)有空氣,并且相當(dāng)寒冷,還有各種宇宙輻射的存在。另?yè)?jù)了解,科學(xué)家在火星大氣上部區(qū)域探測(cè)到了原子氧;發(fā)現(xiàn)金星表面溫度高達(dá)400多度,其云層是由有毒的腐蝕性較強(qiáng)的硫化物組成等。
由此可見(jiàn),太空及其他星球的環(huán)境會(huì)加速航天器材料的腐蝕,飛行航天器在太空的腐蝕不容忽視。
1986年1月28日,美國(guó)“航天者”號(hào)航天飛機(jī)在升空后73秒爆炸解體墜毀,機(jī)上的7名太空人全部喪生。據(jù)調(diào)查,事故原因是航天飛機(jī)燃燒管腐蝕。前蘇聯(lián)建筑的和平號(hào)空間站是人類(lèi)第一個(gè)可長(zhǎng)期居住的空間研究中心,在長(zhǎng)達(dá)15年的在軌時(shí)間里,和平號(hào)共發(fā)生近2000處故障,70%的外體遭到腐蝕,俄羅斯政府無(wú)力承擔(dān)巨額的維修費(fèi)用,在2001年3月20日不得不將其墜毀。
太空中造成航天器腐蝕的四大“殺手”是原子氧、太陽(yáng)紫外線輻射、極端的溫度環(huán)境和太空垃圾。
一、原子氧、原子硫輻射
原子氧、原子硫輻射。航天器剛剛脫離地球表面大氣層的保護(hù)時(shí),首先接觸的便是低地球軌道環(huán)境(距離地球200-700km),該區(qū)域所處的殘余大氣中,氧含量約占總組分的80%。短波太陽(yáng)輻射會(huì)導(dǎo)致氧分子分解,產(chǎn)生高活性原子氧。原子氧具有極強(qiáng)的氧化性,可與空間飛行器的表面材料,尤其是聚合物材料發(fā)生反應(yīng),將材料氧化,基本上能被氧化的材料都無(wú)法逃脫原子氧的毒手。當(dāng)高速運(yùn)行的航天器與原子氧發(fā)生劇烈的摩擦、碰撞時(shí),航天器表面的聚合物材料會(huì)發(fā)生高溫氧化反應(yīng),使其電學(xué)、光學(xué)以及機(jī)械性能等方面發(fā)生退化,甚至?xí)鹈黠@的剝蝕效應(yīng),嚴(yán)重影響航天器的運(yùn)行安全。例如使衛(wèi)星、空間站等在軌航天器的保護(hù)層逐漸氧化變薄失效。如果航天器軌道比較低,情況更是雪上加霜,航天器將會(huì)受到原子氧和氧氣分子的雙重腐蝕。
二、太陽(yáng)紫外線輻射
太陽(yáng)紫外線輻射。紫外線僅占太陽(yáng)光的5%左右,但能量卻很大。在太空中,由于缺少大氣層對(duì)紫外線的阻擋,航天器會(huì)完全暴露在極強(qiáng)的紫外線輻射之下。高分子聚合物制品吸收紫外線后,能引發(fā)聚合物自我氧化、降解,破壞聚合物的化學(xué)鍵,使其斷裂、交聯(lián),進(jìn)而導(dǎo)致高分子聚合物制品顏色等外觀發(fā)生改變和物理力學(xué)性能發(fā)生惡變、使用壽命縮短。
三、極端的溫度環(huán)境
極端的溫度環(huán)境。航天器在太空中飛行,處于真空的環(huán)境下,沒(méi)有空氣傳熱和散熱,其受陽(yáng)光直接照射的一面溫度可高達(dá)100℃以上,而太陽(yáng)照射不到的另一面,溫度則可低于-200℃。極端溫度和大幅度冷熱交變會(huì)影響材料中的應(yīng)力,降低材料的安全服役壽命。
四、太空垃圾
大量存在的太空垃圾嚴(yán)重影響材料的安全使用性能。太空垃圾,是圍繞地球軌道的無(wú)用人造物體,小到人造衛(wèi)星碎片、漆片、粉塵,大到整個(gè)飛船殘骸都屬于太空垃圾。太空垃圾以宇宙速度運(yùn)行,極小的太空垃圾數(shù)量較多,一旦撞擊到航空器表面,能?chē)?yán)重改變材料的表面性能;稍大的太空垃圾會(huì)損壞航天器表面材料,形成撞擊坑,這些撞擊會(huì)使航天器表面材料汽化為等離子體云團(tuán),加速材料的失效進(jìn)程,還會(huì)給原子氧腐蝕航天器提供了可乘之機(jī)。
航天器在如此復(fù)雜的太空環(huán)境中長(zhǎng)期運(yùn)行,腐蝕就無(wú)法避免的??刂坪教炱髟谔罩邪l(fā)生腐蝕的主要方法包括:
選擇和發(fā)展耐熱、耐極低溫、耐熱震、抗疲勞、抗腐蝕的高性能材料;采用涂層和涂料技術(shù)。對(duì)于航天器外部腐蝕控制,最重要的技術(shù)是防護(hù)涂層,如電鍍、化學(xué)鍍、真空離子鍍、陽(yáng)極氧化、化學(xué)氣相沉積、涂料等。針對(duì)不同使用條件下部件對(duì)耐腐蝕性的不同要求,通過(guò)表面處理技術(shù)形成新的表面,可有效提高結(jié)構(gòu)的耐高溫、隔熱、抗腐蝕、抗氧化等性能。在高度復(fù)雜、高度龐大、體現(xiàn)了國(guó)家綜合國(guó)力和整體科技水平的航天工程中,防腐蝕行業(yè)扮演著重要角色,為航天器和航天員的安全保駕護(hù)航。
五、夢(mèng)能科技
夢(mèng)能科技是一家致力于涂料的銷(xiāo)售、方案設(shè)計(jì)、涂裝施工為一體的科技公司,夢(mèng)能科技專(zhuān)長(zhǎng)于EMI行業(yè)、工業(yè)裝備制造、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、石油石化、特種氣體行業(yè)、火電、風(fēng)電、水電能源行業(yè)等重防腐領(lǐng)域。夢(mèng)能科技為廣大用戶(hù)提供全方位的服務(wù),包括在設(shè)計(jì)階段向您推薦合理的油漆配套方案,在合作當(dāng)中提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和高水平的施工服務(wù)以及完善的現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)指導(dǎo)與優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)。