芳香族聚合物绝缘材料的位移辐射损伤等效性评价方法技术

芳香族聚合物绝缘材料的位移辐射损伤等效性评价方法，涉及粒子辐射环境用芳香族聚合物绝缘材料不同辐照源位移辐照效应等效的性评价方法。解决了现有的辐射环境用芳香族聚合物材料空间辐照效应评价误差大的问题。首先计算各辐射源在待测材料样品中的位移辐射吸收剂量及射程；根据各辐射源在待测材料样品中的射程，确定待测材料样品厚度，使每种辐射源对应一块待测材料样品进行辐照试验，使各辐射源的辐照粒子完全穿透所对应的待测材料样品的厚度；辐照后，绘制各辐射源在辐照条件下的微观结构分析获得的各物理量与位移辐射吸收剂量的关系曲线，及性能测试获得的各物理量与位移辐射吸收剂量的关系曲线。本方法用于对芳香族聚合物绝缘材料进行评价。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及粒子辐射环境用芳香族聚合物绝缘材料不同辐照源位移辐照效应等效的性评价方法。
技术介绍
粒子辐射环境包括空间带电粒子环境(如电子、质子及重离子)和核反应环境中的中子。这些粒子会对材料的结构和性能产生明显的影响。通常，粒子辐射会对材料产生两种效应，包括电离效应和位移效应，其中电离效应使材料内部形成电子-空穴对，使材料中的基团带电，形成未成对电子，即自由基，导致材料产生交联和降解。而位移作用是材料中的原子离位，产生断键，同样也会导致材料产生交联和降解。由此可见，这两种效应均会引起材料微观结构和性能的退化，将直接影响航天器的寿命和可靠性。特别是，芳香族聚合物绝缘材料因其具有优异的光学性能、绝缘性能、轻质及易于加工等优点，在航天器上和核反应堆环境中具有应用的广泛，如电连接器和继电器等电气元件。然而，聚合物绝缘材料在轨服役时易于受到粒子辐射损伤。粒子辐射环境对聚合物材料产生交联或降解，从而引起性能发生改变。以往国内外相关研究主要集中于辐照源能量和注量对其结构和性能的影响，且主要针对电离效应开展研究，而对于聚合物材料位移损伤效应的研究较少。因此，目前国际上针对聚合物位移辐射损伤等效性的评价方法处于空白。这一现状必然会导致粒子辐射环境用聚合物绝缘材料的辐射损伤效应的评价不够准确，从而直接影响到仪器设备乃至航天器运行的可靠性和寿命。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有的辐射环境用芳香族聚合物材料空间辐照效应评价误差大的问题，本专利技术提供了一种芳香族聚合物绝缘材料的位移辐射损伤等效性评价方法。芳香族聚合物绝缘材料的位移辐射损伤等效性评价方法，该方法包括如下步骤：步骤一、根据各辐射源的能量、待测材料样品的化学组分及密度，利用基于MonteCarlo方法的GEANT4模拟软件，计算各辐射源在待测材料样品中的位移辐射吸收剂量及射程；所述的各辐射源包括低能质子、中子及重离子辐射源，且低能质子的能量小于200keV；所述的待测材料样品为芳香族聚合物绝缘材料；步骤二、根据各辐射源在待测材料样品中的射程，确定待测材料样品的厚度，且以各辐射源在待测材料样品中的最小射程作为待测材料样品的厚度；步骤三、取四块待测材料样品，且每块待测材料样品的厚度均与步骤二中确定的待测材料样品的厚度相同，使每种辐射源对应一块待测材料样品进行辐照试验，使各辐射源的辐照粒子完全穿透所对应的待测材料样品的厚度；步骤四、辐照后，对各待测材料样品进行微观结构分析和性能测试；步骤五、根据步骤四获得的测试数据，绘制各辐射源在辐照条件下的微观结构分析获得的各物理量与位移辐射吸收剂量的关系曲线，及性能测试获得的各物理量与位移辐射吸收剂量的关系曲线，作为对芳香族聚合物绝缘材料的位移辐射损伤的等效性评价结果。所述的微观结构分析的分析内容包括自由基、基团和化学成分；性能测试的测试内容包括力学性能、介电性能、绝缘性能及光学性能。步骤五中，微观结构分析获得的各物理量与位移辐射吸收剂量的关系曲线包括自由基与位移辐射吸收剂量的关系曲线、基团与位移辐射吸收剂量的关系曲线和化学成分与位移辐射吸收剂量的关系曲线；性能测试获得的各物理量与位移辐射吸收剂量的关系曲线包括力学性能与位移辐射吸收剂量的关系曲线、介电性能与位移辐射吸收剂量的关系曲线、绝缘性能与位移辐射吸收剂量的关系曲线及光学性能与位移辐射吸收剂量的关系曲线。所述的力学性能测试满足GB/T1040-2006国家试验标准要求，介电性能测试满足GB/T1409-2006国家试验标准要求，绝缘性能测试满足GB/T1040-2006国家试验标准要求，光学性能测试满足GB/T30983-2014国家试验标准要求。本专利技术带来的有益效果是，依据本专利技术发法对芳香族聚合物绝缘材料的位移辐射损伤等效性评价，在辐照粒子能够完全穿透被测材料样品整体厚度的情况下，不同辐照源粒子均对该类聚合物绝缘材料造成的损伤以位移损伤为主，材料性能的退化程度与辐照源无关，只与位移辐射吸收剂量有关；本专利技术等效方法操作简单，评价结果的准确度高。附图说明图1为本专利技术所述的芳香族聚合物绝缘材料的位移辐射损伤等效性评价方法的流程图；图2为在70keV质子、110keV质子和25MeV碳离子辐照条件下，聚酰亚胺(PI)自由基含量随位移辐射吸收剂量的演化曲线；图3为在70keV质子、110keV质子和25MeV碳离子辐照条件下，聚酰亚胺(PI)特定的550nm波长辐射损伤随位移吸收剂量的演化曲线；图4为在70keV质子、110keV质子和25MeV碳离子辐照条件下，聚酰亚胺(PI)特定的610nm波长辐射损伤随位移吸收剂量的演化曲线；图5为在70keV质子、110keV质子辐照条件下，聚醚醚酮(PEEK)自由基含量随位移辐射吸收剂量的演化曲线；图6为在70keV质子、110keV质子辐照条件下，聚醚醚酮(PEEK)表面电阻随位移辐射吸收剂量的演化曲线。具体实施方式具体实施方式一：参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的芳香族聚合物绝缘材料的位移辐射损伤等效性评价方法，该方法包括如下步骤：步骤一、根据各辐射源的能量、待测材料样品的化学组分及密度，利用基于MonteCarlo方法的GEANT4模拟软件，计算各辐射源在待测材料样品中的位移辐射吸收剂量及射程；所述的各辐射源包括低能质子、中子及重离子辐射源，且低能质子的能量小于200keV；所述的待测材料样品为芳香族聚合物绝缘材料；步骤二、根据各辐射源在待测材料样品中的射程，确定待测材料样品的厚度，且以各辐射源在待测材料样品中的最小射程作为待测材料样品的厚度；步骤三、取四块待测材料样品，且每块待测材料样品的厚度均与步骤二中确定的待测材料样品的厚度相同，使每种辐射源对应一块待测材料样品进行辐照试验，使各辐射源的辐照粒子完全穿透所对应的待测材料样品的厚度；步骤四、辐照后，对各待测材料样品进行微观结构分析和性能测试；步骤五、根据步骤四获得的测试数据，绘制各辐射源在辐照条件下的微观结构分析获得的各物理量与位移辐射吸收剂量的关系曲线，及性能测试获得的各物理量与位移辐射吸收剂量的关系曲线，作为对芳香族聚合物绝缘材料的位移辐射损伤的等效性评价结果。本实施方式中，当各辐射源在相同坐标关系下的曲线重合，则证明各辐射源可相互等效，各辐射源在相同坐标关系下的曲线越趋近于一致，则证明各辐射源的特性越趋于一致。步骤二中，由于各辐射源的辐照粒子在待测材料样品内部的射程不同，评价不同辐照源(低能质子、中子及各总能量重离子)条件下聚合物绝缘材料的辐照损伤效应时可能会遇到两种情况；一种情况，辐照粒子能够完全穿透待测材料样品的整体厚度，即能够对待测材料造成均匀性损伤，适用于评价材料的整体性能；另一种情况，辐照源粒子射程较短(小于待测材料样品厚度)，对待测材料样品造成非均匀性损伤，难于评价材料的整体性能，适合评价表面性能。因此，本申请以各辐射源在待测材料样品中的最小射程作为待测材料样品的厚度；使各辐射源的辐照粒子完全穿透所对应的待测材料样品的厚度；在同等条件下进行辐照试验，提高测试结果的精确度。辐照后对聚合物绝缘材料进行微观结构分析，测试时应满足各种分析仪器设备对测试样品的要求。通常，在辐照试验后应在短时间内进行测试，特别是对聚合物绝缘材料内部自由基的测试。具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
芳香族聚合物绝缘材料的位移辐射损伤等效性评价方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一、根据各辐射源的能量、待测材料样品的化学组分及密度，利用基于Monte Carlo方法的GEANT4模拟软件，计算各辐射源在待测材料样品中的位移辐射吸收剂量及射程；所述的各辐射源包括低能质子、中子及重离子辐射源，且低能质子的能量小于200keV；所述的待测材料样品为芳香族聚合物绝缘材料；步骤二、根据各辐射源在待测材料样品中的射程，确定待测材料样品的厚度，且以各辐射源在待测材料样品中的最小射程作为待测材料样品的厚度；步骤三、取四块待测材料样品，且每块待测材料样品的厚度均与步骤二中确定的待测材料样品的厚度相同，使每种辐射源对应一块待测材料样品进行辐照试验，使各辐射源的辐照粒子完全穿透所对应的待测材料样品的厚度；步骤四、辐照后，对各待测材料样品进行微观结构分析和性能测试；步骤五、根据步骤四获得的测试数据，绘制各辐射源在辐照条件下的微观结构分析获得的各物理量与位移辐射吸收剂量的关系曲线，及性能测试获得的各物理量与位移辐射吸收剂量的关系曲线，作为对芳香族聚合物绝缘材料的位移辐射损伤的等效性评价结果。

【技术特征摘要】
1.芳香族聚合物绝缘材料的位移辐射损伤等效性评价方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤一、根据各辐射源的能量、待测材料样品的化学组分及密度，利用基于MonteCarlo方法的GEANT4模拟软件，计算各辐射源在待测材料样品中的位移辐射吸收剂量及射程；所述的各辐射源包括低能质子、中子及重离子辐射源，且低能质子的能量小于200keV；所述的待测材料样品为芳香族聚合物绝缘材料；步骤二、根据各辐射源在待测材料样品中的射程，确定待测材料样品的厚度，且以各辐射源在待测材料样品中的最小射程作为待测材料样品的厚度；步骤三、取四块待测材料样品，且每块待测材料样品的厚度均与步骤二中确定的待测材料样品的厚度相同，使每种辐射源对应一块待测材料样品进行辐照试验，使各辐射源的辐照粒子完全穿透所对应的待测材料样品的厚度；步骤四、辐照后，对各待测材料样品进行微观结构分析和性能测试；步骤五、根据步骤四获得的测试数据，绘制各辐射源在辐照条件下的微观结构分析获得的各物理量与位移辐射吸收剂量的关系曲线，及性能测试获得的各物理量与位移辐射吸收剂量的关系曲线，作为对芳香族聚合物绝缘材料的位移辐射损伤的等效性评价结果。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兴冀，杨剑群，刘超铭，马国亮，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23