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聚对二甲苯在隼鸟2号探测任务中发挥关键作用

December 13, 2021

2014年12月,由日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)设计运行的隼鸟2号探测器从日本种子岛宇宙中心发射升空。它的任务是前往小行星“龙宫”,从其表面和内部采集样本并送回地球。

在成功发射后,隼鸟2号进行了为期三年半的太空航行,于2018年6月到达距离地球约1.8亿英里(约2.9亿公里)的龙宫轨道。抵达后,探测器从距小行星大约12英里(20公里)处对其表面进行了测绘。2019年2月,隼鸟2号首次在龙宫着陆,直接从其表面采集样本。五个月后,探测器第二次着陆,采集地下物质。自太阳系形成以来,龙宫的表面一直受到空间风化作用,但地下的样本处于原始状态,预计将包含有价值的材料数据,从中可以了解关于太阳系起源的更多信息。装有这些样本的回收舱于2020年12月返回地球。此后,隼鸟2号继续执行扩展任务,它将对系外行星进行观测,并将于2031年与另一颗小行星相遇,对其进行探测。

隼鸟2号探测器的数码和模拟相机中装有20块电路板。这些电路板上涂敷了SCS聚对二甲苯敷形涂层。在探测器的发射过程中以及整个太空航行和探测过程中,聚对二甲苯敷形涂层保护电路板免受气压变化、金属晶须、材料放气等严苛环境条件的影响。

在发射升空过程中,大气压的剧烈变化会对许多涂层产生破坏性影响(进入太空后,不存在这一问题)。由于聚对二甲苯涂层是在真空中以气态涂敷的,因此涂层中没有空隙,不会因空气逸出而导致失效。

对环境而言,金属电镀比铅更安全,但存在一个广为人知的问题,即形成晶须。晶须很可能是由机械和热应力造成的,会影响电子系统的可靠性。晶须通常不超过一毫米长,可能造成电弧、短路、碎片和污染,从而干扰光学和电气性能。没有任何方法已被证实可以防止金属镀层上产生晶须,而聚对二甲苯被证明能够抑制金属晶须的形成。由于聚对二甲苯是真正的敷形涂层,而且基材的顶部、侧面和角落的涂层厚度均匀,因此被涂敷产品的每一个区域都得到同等保护,对金属晶须的抑制效果也相同,这在太空应用场合是至关重要的。SCS聚对二甲苯C和Parylene HT®因其抑制金属晶须的能力以及在提高航空航天用部件的整体可靠性方面的出色表现而受到制造商的青睐。

在太空应用场合,暴露在多种气体中也会带来挑战。材料释放气体的现象被称为除气,释放的气体会覆盖精密的电子设备,并导致性能退化和故障。因此,太空应用场合的涂层不仅要保护基材,还必须避免对其他仪器和部件造成损坏。简而言之,使用的涂层应为低释气性材料。

美国喷气推进实验室对多种材料进行了测试,以确定其是否适合在太空中使用,测试结果公布在outgassing.nasa.gov。要被认定为低释气性材料,测试结果必须满足两个标准:总质量损失(TML)不超过1.0%,收集的挥发性可凝材料(CVCM)不超过0.10%。对聚对二甲苯C、采用专有附着力增强系统(AdPro Plus®, AdPro Poly®)的聚对二甲苯C和Parylene HT进行了测试,结果远低于规定的限值,证实了它们可作为低释气性材料使用。

SCS荣幸地被选中为隼鸟2号探测任务提供聚对二甲苯敷形涂层,在对小行星龙宫的研究中发挥作用。低释气性聚对二甲苯凭借其可靠的特性和优点,能够保护部件免受气压变化的影响,同时还可以抑制金属晶须形成,从而为完成探测任务助一臂之力。此外,超轻、均匀、无针孔的聚对二甲苯涂层提供出色的阻隔特性,在非常恶劣的环境中大显身手。如需了解聚对二甲苯敷形涂层的详情以及它们如何为您的航空或航天部件提供防护,欢迎联系Tim Seifert,电话:317.244.1200, ext. 0220,电子邮件:tseifert@scscoatings.com


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