本发明专利技术公开了OSR表面热控、耐磨一体化月尘防护涂层及其制备方法，属于航空航天防尘涂层材料技术领域。本发明专利技术解决现有月尘防护涂层存在的耐用性差、环境适应性低和影响表面的热控性能的问题。本发明专利技术采用射频磁控溅射技术，在OSR表面上制备SiO2涂层，其中SiO2为底部涂层，再利用紫外臭氧处理，使SiO2涂层表面羟基化，以提升其后续与改性剂的结合能力，最后使用十八烷基三氯硅烷(Octadecyltrichlorosilane，OTS)进行表面改性，降低SiO2涂层的表面能，同时作为单分子自组装成膜的方式，OTS的改性不会改变SiO2涂层的表面粗糙度，减少了月尘在表面的吸附和沉积，进一步提高其月尘防护能力。进一步提高其月尘防护能力。进一步提高其月尘防护能力。
【技术实现步骤摘要】
OSR表面热控、耐磨一体化月尘防护涂层及其制备方法
[0001]本专利技术涉及一种OSR表面热控、耐磨一体化月尘防护涂层及其制备方法，属于航空航天防尘涂层材料
技术介绍
[0002]月球表面环境复杂多变，探测设备需要具备极高的耐极端环境要求。在月球表面，存在一种平均直径在40
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130μm的月球尘埃，称为月尘。月尘是影响人类登月活动正常开展的重要因素之一。在月球这种低重力和高真空的环境中，月尘具有较高的表面能，并且由于月表强辐射环境，使月尘带有静电，带电月尘极易吸附于探测设备表面，最终使探测设备精度下降、带来不可逆的磨损，还可能沉积于设备缝隙中，影响设备的结构和密封性，甚至延缓或终止探测工作。因此，月尘防护技术作为载人登月关键技术攻关领域之一，对保证月面探测工作的稳步进行具有关键意义。
[0003]其中，月尘对玻璃二次表面镜的影响也不容小觑。玻璃二次表面镜又称作光学太阳反射镜(OpticalSolarReflector，OSR)，由于其具有较低的太阳光吸收率和较高的红外辐射率，一般用作航天器被动热控系统组件，辅助探月设备和空间飞行器维持正常的工作温度。但是在探月设备的长期使用过程中，月尘会逐渐沉积于OSR表面，降低其表面散热能力，最终导致热控功能失效。因此，月尘防护涂层对于保证OSR的热控功能来说十分重要。
[0004]在现有对OSR的防护技术中，主要包括两种方式：一是采用物理隔离方法，如在OSR表面加装防尘板或罩壳，防止月尘直接沉降；二是采用化学防护涂层，将涂层覆盖在OSR表面，形成防月尘的保护层，防止月尘对OSR表面的损害。这些措施可以有效地保护OSR不受月尘影响，维护其热控功能，从而确保探测设备正常工作。
[0005]化学防护涂层是一种常见的月尘防护方法，其主要原理是利用涂层的物理和化学性质来降低月尘与表面的粘附力，目前针对该项技术的研究主要集中在构筑微观粗糙度，减少月尘颗粒与表面的接触面积，以及降低月尘沉积面的表面能，从而降低月尘的粘附力方面。然而，涂层的制备不仅需要考虑耐用性，还应保持OSR的热控性能。对于OSR的涂层材料选择，应考虑到其表面材质为玻璃，因此需要选择与玻璃相容的材料进行涂层。此外，月球表面环境特殊，包括高真空、强辐射以及昼夜温差大等因素，涂层材料需要具有良好的适应性，能够在月表环境中稳定运行。在此基础上，SiO2涂层作为OSR的防尘涂层具有很好的可行性。对于表面能修饰而言，现有技术通过使用低表面能物质成膜方式来制备低表面能涂层。然而，这种方法会覆盖底部涂层的粗糙度，降低防尘效果。同时，低表面能物质成膜后，由于其本身性质，耐磨性较差，难以实现长期使用。因此，进一步改进防护涂层制备方法，提高涂层质量和可靠性，以满足探月任务对涂层技术的更高要求是十分必要的。
技术实现思路
[0006]本专利技术针对现有月尘防护涂层存在的耐用性差、环境适应性低和影响表面的热控性能的问题，提供一种OSR表面热控、耐磨一体化月尘防护涂层及其制备方法。
[0007]本专利技术的技术方案：
[0008]本专利技术的目的之一是提供一种OSR表面月尘防护涂层的制备方法，该方法具体操作过程如下：
[0009]首先采用射频磁控溅射工艺在经过预处理后的OSR基底上沉积SiO2涂层，再利用紫外臭氧处理，使SiO2涂层表面羟基化，最后置于含有十八烷基三氯硅烷的正己烷溶液中浸泡，浸泡完成后使用正己烷淋洗，烘干。
[0010]进一步限定，OSR基底的预处理为：依次使用无水乙醇、丙酮、去离子水和无水乙醇进行超声清洗，然后置于装有无水乙醇的烧杯中备用。
[0011]更进一步限定，每种溶剂超声清洗时间均为15min。
[0012]进一步限定，射频磁控溅射工艺为：氩气为工作气体，真空度5
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‑4Pa，压力0.2Pa，功率200W，偏压50V，基底温度150℃，时间为0.5h。
[0013]更进一步限定，射频磁控溅射靶材为SiO2。
[0014]进一步限定，浸泡溶液中十八烷基三氯硅烷的质量浓度为1～3％。
[0015]更进一步限定，浸泡溶液中十八烷基三氯硅烷的质量浓度为2％。
[0016]进一步限定，浸泡时间为30min。
[0017]进一步限定，烘干温度为75～125℃。
[0018]本专利技术的目的之二是提供一种上述制备方法制备获得的OSR表面月尘防护涂层。
[0019]本专利技术采用射频磁控溅射技术，在OSR表面上制备SiO2涂层，其中SiO2为底部涂层，再利用紫外臭氧处理，使SiO2涂层表面羟基化，以提升其后续与改性剂的结合能力，最后使用十八烷基三氯硅烷(Octadecyltrichlorosilane，OTS)进行表面改性，降低SiO2涂层的表面能，同时作为单分子自组装成膜的方式，OTS的改性不会改变SiO2涂层的表面粗糙度，减少了月尘在表面的吸附和沉积，进一步提高其月尘防护能力。此外，本专利技术与现有技术相比还具有以下有益效果：
[0020](1)本专利技术使用射频磁控溅射技术通过物理气相沉积SiO2获得月尘防护涂层，溅射薄膜与基板有着良好的附着力，在保证其辐射制冷和除尘效果的前提下，提高了涂层的耐磨性。
[0021](2)本专利技术使用OTS对SiO2涂层的表面能进行改性，其中OTS作为无氟低表面能改性剂，具有成本低廉和绿色环保等特点。
[0022](3)本专利技术为确保改性剂的负载量，还加入了紫外臭氧处理工艺，最终制备获得了耐磨的月尘防护涂层。
[0023](4)本专利技术采用的射频磁控溅射技术具有制备过程简便，成本低廉，适合大批量加工生产的优点，且制备得到的涂层具有良好的耐磨性和除尘效果，能够满足月球表面高真空、强辐射且昼夜温差大的特殊环境，同时不影响OSR自身的辐射制冷效果，兼顾了防尘效果和热控性能的要求，可用于月球探测器等太空探测设备的表面防护，具有重要的应用价值和广阔的市场前景。
附图说明
[0024]图1为实施例1制备的具有月尘防护涂层的OSR表面的SEM照片；
[0025]图2为实施例1制备的具有月尘防护涂层的OSR和对比例1得到的原始OSR的太阳吸
收比测试结果图；
[0026]图3为实施例1制备的具有月尘防护涂层的OSR和对比例1得到的原始OSR的发射率测试结果图；
[0027]图4为对比例1得到的原始OSR的喷淋模拟月尘后的实物图；
[0028]图5为实施例1制备的具有月尘防护涂层的OSR的喷淋模拟月尘后的实物图；
[0029]图6为对比例1得到的原始OSR在喷淋模拟月尘前后的太阳吸收比变化曲线图；
[0030]图7为实施例1制备的具有月尘防护涂层的OSR在喷淋模拟月尘前后的太阳吸收比曲线对比图；
[0031]图8为对比例1得到的原始OSR在喷淋模拟月尘前后的发射率曲线对比图；
[0032]图9为实施例1制备的具有月尘防护涂层的OSR在喷淋模拟月尘前后的发射率曲线对比图；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种OSR表面月尘防护涂层的制备方法，其特征在于，首先采用射频磁控溅射工艺在经过预处理后的OSR基底上沉积SiO2涂层，再利用紫外臭氧处理，最后置于含有十八烷基三氯硅烷的正己烷溶液中浸泡，浸泡完成后使用正己烷淋洗，烘干。2.根据权利要求1所述的OSR表面月尘防护涂层的制备方法，其特征在于，OSR基底的预处理为：依次使用无水乙醇、丙酮、去离子水和无水乙醇进行超声清洗，然后置于装有无水乙醇的烧杯中备用。3.根据权利要求2所述的OSR表面月尘防护涂层的制备方法，其特征在于，每种溶剂超声清洗时间均为15min。4.根据权利要求1所述的OSR表面月尘防护涂层的制备方法，其特征在于，射频磁控溅射工艺为：氩气为工作气体，真空度5
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓宏，李杨，郭宝，卢松涛，秦伟，洪杨，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学重庆研究院，
类型：发明
国别省市：
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