聚合物薄膜通过电子枪测试

时间:2020-03-21 20:15 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

聚合物薄膜通过电子枪测试

HSE研究人员与RAN有机元素化合物研究所和RAN物理化学与电化学研究所的同事合作,研究了一种具有潜在空间应用价值的聚芳醚酮基共聚物(co-PAEK)的性能。Co-PAEK薄膜对电离辐射引起的静电放电具有很强的抵抗能力,因此可作为航天器电子设备的防护涂层。研究结果发表在《聚合物》杂志上。

航天器电子设备不断暴露在环境空间等离子体中。它的电离辐射使电荷积聚在空间载具上的介电材料中,导致静电放电,从而导致电子设备的故障,并最终导致航天器本身的故障。

在世界范围内,只有3个研究中心配备了设备和人员来研究电离辐射对用于航天器建造的材料在现实生活中产生的影响。这些设施包括MIEM HSE太空飞行器和系统功能安全实验室(莫斯科)、犹他州立大学的约翰·罗伯特·丹尼森实验室(美国犹他州洛根)和法国图卢兹的蒂埃里·保罗米尔实验室。

研究人员研究了co-PAEK薄膜的导电性能,首先通过真空沉积的方法为薄膜样品提供极薄的铝电极,然后将样品置于配备电子枪的真空室中。通过用50,000 eV的载流子轰击这些样品,研究人员测量了与辐射产生的电子空穴对相关的薄膜辐射诱导电导率。这个参数反映了材料如何有效地去除积累的电荷。特别是,研究人员检查了电流-电压(I-V)特性,即、通过薄膜的电流与电极上的电压之间的关系;他们发现,由于其超线性的I-V特性,薄膜在去除静电荷方面是非常有效的。研究人员还研究了电影的切换效应,即这种聚合物能够在强电场中从高欧姆状态可逆地转变为低欧姆状态。后一种状态增加了聚合物的导电性。

目前还没有一个被普遍接受的物理模型来描述聚合物薄膜的开关效应。然而,co-PAEK电影的低开关阈值和这些效应的可逆性似乎很有希望。值得注意的是,可以通过改变邻苯二甲酸酯的含量来改变共聚物的电阻率开关能力。

研究了不同邻苯二甲酸盐含量的co-PAEK薄膜中载流子的迁移;为此,他们合成了20到25微米的薄膜,其中含有3、5和50%的phthide。

结果表明,在所研究的电场范围内,co- paek中含phthide的单位从3%增加到50%,实际上不会改变辐射诱导的电导率。这说明在这些实验中,载流子以孤立的方式移动,外加电场低于引起高阻向低阻过渡效应的电荷集体相互作用和导电通道形成的阈值。

不幸的是,在研究的薄膜厚度中,电场的进一步增加会导致电击穿;因此,现在就规划它们的空间应用可能为时过早。尽管如此,研究人员相信这种材料是很有前途的,进一步研究开关效应可能产生更结论性的结果。该共聚物已被用于航天器中硅酮太阳能电池的原型保护。

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