Scattering of polymer coatings by high fluence oxygen plasma flow

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Polymer coatings are used on the surface of low Earth orbit spacecraft, where they are aggressively exposed to the incoming flow of atomic oxygen. During prolonged stay in orbit (10-20 years), the atomic oxygen fluence reaches 1022 cm–2 or more, which leads to the destruction of the polymer surface to a depth of hundreds of micrometers. 3 types of promising coatings based on organosilicon polymers have been studied: the ECT-PC composition, ECT varnish, UV-7-21 sealant, intended for use on low earth orbit spacecraft. To assess their resistance to atomic oxygen when simulating an incoming flow with high fluence up to 1022 cm–2 in laboratory conditions, the technique of accelerated tests in an oxygen plasma stream at oxygen particle energies of 10-40 eV was applied. The dependences of mass loss on equivalent fluence were investigated and the erosion coefficients of coatings were measured: for the ECT-PC composition — 4.2 × 10–26 g/atom O, for ECT varnish — 3.2 × 10–26 g/atom O, for UV-7-21 sealant — 1.7 × 10–26 g/atom O. In comparison with polymers used on the spacecraft (for example, polyimide with 4.3 × 10–24 g/atom O) the measured erosion coefficients are two orders of magnitude lower, which characterizes the high resistance of the tested materials to atomic oxygen. Based on the obtained dependences of mass loss on fluence, the predicted maximum fluence of atomic oxygen is (7–25) × 1023 cm–2, depending on the type and thickness of the coating.

Sobre autores

V. Chernik

Skobeltsyn Institute Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University

Email: vlachernik@yandex.ru
Moscow, 119234 Russia

L. Novikov

Skobeltsyn Institute Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University

Moscow, 119234 Russia

S. Sokolova

S.P. Korolev Rocket and Space Corporation “Energia”

Email: svetlana.sokolova@rsce.ru
Korolev, 141071 Russia

A. Kurilenok

S.P. Korolev Rocket and Space Corporation “Energia”

Korolev, 141071 Russia

Yu. Poruchikova

S.P. Korolev Rocket and Space Corporation “Energia”

Korolev, 141071 Russia

Bibliografia

  1. Акишин А.И., Новиков Л.С., Черник В.Н. Воздействие космической среды на материалы и оборудование космических аппаратов. // Новые наукоемкие технологии в технике. Энциклопедия. Т. 17. / Ред. Новиков Л.С., Панасюк М.И. М.: ЗАО НИИ “ЭНЦИТЕХ”, 2000. С. 100.
  2. Гужова С.К., Новиков Л.С., Черник В.Н., Скурат В.Е. Воздействие космической среды на материалы и оборудование космических аппаратов. // Модель космоса. Т. 2. / Ред. Новикова Л.С. М.: Книжный дом “Университет”, 2007. С. 171.
  3. Minton T.K., Garton D.J. Dynamics of Atomic Oxygen Induced Polymer Degradation in Low Earth Orbit. // Chemical Dynamics in Extreme Environments. Advanced Series in Physical Chemistry. V. 11. / Ed. Dressier R.A. World Scientific Publishing, 2001. P. 420.
  4. Gordo P., Frederico T., Melício R., Duzellier S., Amorim A. // Adv. Space Res. 2020. V. 66. P. 307.
  5. Tagawa M., Minton T.K. // MRS Bull. 2010. V. 35. P. 35.
  6. Акишин А.И., Новиков Л.С. Физические процессы на поверхности искусственных спутников Земли. М.: Изд-во МГУ, 1987. 89 с.
  7. Акишин А.И., Гужова С К. // Физика и химия обработки материалов. 1993. № 3. С. 40.
  8. Duo S.W., Li M.S., Zhou Y.C. // J. Mater. Sci. Technol. 2003. V. 19. Iss. 6. P. 535.
  9. Тупиков В.И., Клиншпонт Э.Р., Милинчук В. К. // Химия высоких энергий. 1996. Т. 30. С. 49.
  10. Гулино Д.А. // Аэрокосмическая техника. 1989. № 5. С. 119.
  11. Chen J., Ding N., Li Z., Wang W. // Prog. Aerosp. Sci. 2016. V. 83. P. 37. https://www.doi.org/10.10.16/j.paerosci.2016.02.002
  12. Zhao W., Li W., Liu H., Zhu L. // Chinese Journal of Aeronautics. 2010. V. 23. P. 268. https://www.doi.org/10.1016/s1000-9361(09)60215-6
  13. Imamura S., Sasaki M., Yamamoto Y. // Jpn. J. Soc. Aeronaut. Space Sci. 2021. V. 69. P. 35. https://www.doi.org/10.2322/jjsass.69.35
  14. Yugo Kimoto, Kazuki Yukumatsu, Aki Goto // Acta Astronautica. 2021. V. 179. P. 695. https://www.doi.org/10.1016/j.actaastro.2020.11.048
  15. Shalin R.E., Minakov V.T., Deev I.S., Nikishin E.F. // Proc. 7th Int. Symposium On Materials in Space Environment. Toulouse, France. 1997. P. 375.
  16. De Groh K.K., Banks B.A., McCarthy C. // Proc. 10th Int. Symposium on Materials in a Space Environment and 8th Int. Conf. of Protection of Materials and Structures in a Space Environment. Colliuore, France. 2006. P. 215.
  17. Kleiman J., Iskanderova Z., Gudimenko Y. // Proc. 9th Symposium on Materials in Space Environment. Noordwijk, Netherlands. 2003. P. 313.
  18. Новиков Л.С., Черник В.Н. Применение плазменных ускорителей в космическом материаловедении. М.: Университетская книга, 2008. 89 с.
  19. А.с. № 1797448 (СССР). Газоpазpядный источник плазмы дуоплазмотpонного типа. / МГУ им. М.В. Ломоносова. Черник В.Н. // Б.И. 1995. № 19. С. 3.
  20. Chernik V.N. // Proc. 7th Int. Symposium Materials in Space Environment, Toulouse, France. 1997. P. 237.
  21. ASTM. Standard Practics for Ground Laboratory Atomic Oxygen Interaction Evaluation of Material for Space Applications. Designation E 2089-00. 2006.
  22. Li Y., Qian Y., Qi H., Li J., Sun J. // Adv. Mater. 2018. V. 30. P. 1803854.
  23. Eduok U., Faye O., Szpunar J. // Prog. Org. Coat. 2017. V. 111. P. 124. https://www.doi.org/10.1016/j.porgcoat.2017.05.012
  24. Черник В.Н. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2014. Т. 18. № 3. С. 44.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».