石墨烯空间辐射损伤及多空间因素协同效应研究

Graphene materials has been praised for thier remakable mechanical , optical and electronical properties, which can meet the aerospace industry’s requirements in many aspects. With the future gradual deployment of Chinese space technology, garphene based new materials and devices will be widely used in aerospace products. Due to the distinctiveness of Nano materials and imperfection of current evaluation model, the damage effect of graphene based material in space enviroments given by present experimental method is inaccurate and incomplete. In our research, both high energy particles and mutil-space factors(such as: atom oxygen, vacuum UV and high vacuum) were used to study the damage effect of graphene material. The research results can provide a theory support for the study of space enviroment damage effects on graphene based structures and materals, meanwhile, also providing a precise reference data for the development of new graphene devices in Chinese space technology

石墨烯因其具备独特的力学、光学及电子学特性，能够满足航天领域技术发展各方面需求，随着我国航天技术的发展需求，基于石墨烯的航天材料及器件将逐渐被应用于宇航产品中。但是当前由于欠缺对空间辐射环境以及多种空间环境因素协同损伤效应的耐受性、损伤机理等方面的研究，严重影响了石墨烯类材料在宇航技术领域中的拓展。本研究课题利用电子、质子辐照及多种空间环境因素对4种石墨烯材料进行系统的空间环境地面模拟试验，充分研究受到辐射损伤及多因素协同作用下的石墨烯材料损伤程度、损伤机理及空间环境影响带来的石墨烯内部载流子迁移率、辐射/非辐射跃迁速率变化等方面问题。为石墨烯类材料空间环境适应性研究提供理论支持，同时也为我国石墨烯新型材料的空间应用提供新的思路。

石墨烯因其具备独特的力学、光学及电子学特性，能够满足航天领域技术发展各方面需求，随着我国航天技术的发展需求，基于石墨烯的航天材料及器件将逐渐被应用于宇航产品中。但是当前由于欠缺对空间辐射环境以及其他空间环境因素损伤耐受性、损伤机理等方面的研究，严重影响了石墨烯类材料在宇航技术领域中的拓展。本研究课题首先利用电子、质子作为辐照源开展不同能量、不同注量下材料的辐射效应研究。获得了石墨烯体材料的宏观性能退化规律，并利用微观性能表征对材料受到辐照后的退化机理进行解释。其次对不同基底、不同厚度以及不同组成结构的石墨烯材料在不同通量下开展原子氧试验，通过引入不同杂化程度碳纳米材料，获得了碳基纳米材料的剥蚀率与其杂化程度之间的关系，并对其进行机理解释。.本项研究认为石墨烯材料相对于其他碳材料具有更强的辐射效应、原子氧效应耐受性，在未来的空间环境工程领域具有较大的应用价值，能够作为新型空间能量粒子探测器的敏感单元或者应用于航天器表面防护涂层。同时本项研究中所获得的试验经验能够为新型纳米材料、二维材料的航天器材料的地面模拟试验技术的建立提供理论支持。