抗空间粒子辐照润滑剂的组合设计、制备与行为机理

Liquid lubricants are extensively used in space mechanism. With the rapid development of the space project of our country, the spatial mechanism have faced much more severe conditions and long life demand, it is needed to strength the basic science research to provide support to new type lubricants materials development. One of importance key technique problems under space technique environment is the irradiation behavior of lubricants on anti-space particles. Combine with radiation resistance on sacrifice chemical bond and physical separation barrier, this project innovative develop the new type anti-space particles radiation lubricants of POSS base derivatives and POSS-GO. We will study irradiation behavior and radiation resistance mechanism of different structure types lubricant through the simulating space irradiation lubrication environment and the in situ analysis. Besides, we will study the influence of structure designed on material space tribology performance in order to develop new lubrication system applied in the spatial mechanism. Therefore, this study will have an important guiding significance on the development of space lubricant in today's china.

液体润滑剂在空间机械中应用广泛。随着我国航天航空事业的飞速发展，空间机构面临更加苛刻环境的考验和长寿命的需求，需要加强基础科学问题的研究，为发展新型润滑材料提供支撑，其中润滑剂抗空间粒子的辐照行为是空天技术领域必须解决的关键科学技术问题之一。本项目将牺牲化学键抗辐照和物理阻隔抗辐照相结合，创新设计制备POSS基衍生物及POSS-石墨烯抗粒子辐照的润滑剂；通过模拟空间辐照润滑环境及原位分析，研究揭示不同结构类型的润滑剂的辐照行为以及抗辐照机理；研究结构设计对材料的空间摩擦学性能的影响规律；发展适用于空间环境下机械的新型润滑体系。该研究将对我国空间润滑剂的发展具有重要的指导意义。

本项目以牺牲化学键抗辐照和物理阻隔抗辐照相结合，创新设计制备POSS基衍生物及POSS-石墨烯抗粒子辐照剂，并将它们作为添加剂应用于摩擦学领域。研究结果表明：POSS基衍生物及POSS-石墨烯作为MAC的添加剂可显著改善MAC油的抗辐照性能和摩擦学性能，机理研究结果表明，由于其分子结构中包含的POSS基团和磷酸二异辛酯（EDHPA）或琥珀酸二异辛酯（DOSS），它们的物理化学性质，例如粘稠温度性质和热稳定性，得到了极大的改善，确保了在原子氧辐照下施工过程中润滑的稳定性和有效性。抗原子氧辐射性能和润滑性能的增强可归因于POSS基衍生物及POSS-石墨烯与离子液体的摩擦化学反应的协同作用。在摩擦过程中，近似的立方八进制框架发挥了POSS组提供的“球效应”。 POSS基衍生物及POSS-石墨烯的更大优势来自离子液体中的活性元素N和P以及形成的摩擦化学反应膜，从而形成剪切润滑油膜。本项目对POSS基衍生物及POSS-石墨烯类化合物的摩擦学性能以及摩擦学机理的初步探索，总结出了影响这类化合物性能的关键因素，为新型高性能、抗辐照、环保型润滑油添加剂的开发提供了重要的参考数据和设计依据。截至目前，在该项目的资助下，我们共发表SCI论文10篇，EI论文4篇；获得授权发明专利3项；培养了博士生4名，硕士生1名。