中文摘要：

目前国际航天领域正致力于发展聚光太阳电池阵，利用菲涅耳聚光透镜将太阳光聚焦以减少电池片的数量，大幅降低成本。硅橡胶是制备此类聚光透镜的最佳材料，但其抗空间紫外和原子氧侵蚀的能力还远不能满足实际需求，是制约我国聚光太阳电池阵发展的瓶颈和难点。在硅橡胶表面制备无机防护薄膜是解决此问题的最佳选择。本项目在前期研究基础上，用硅偶联剂对硅橡胶表面进行改性，利用等离子体聚合沉积方法，梯度沉积由有机到无机逐渐过渡的膜层。通过组合膜系设计，将空间防护和光学增透膜系有机的结合起来。采用蒸发沉积的方法，在聚光透镜硅橡胶表面镀敷多层空间防护和光学增透薄膜。研究硅橡胶与无机薄膜间的界面效应、形态控制和形成机理，解决极性相差大、状态相差甚远的材料如何进行界面复合的关键问题。此问题的研究与解决，可填补国内疏水性、柔性高分子材料表面无机薄膜制备技术缺乏的薄弱环节，为空间硅橡胶材料更好的使用提供一个新的方法和思路。

结论摘要：

在低地轨道（LEO）中，原子氧（AO）是导致空间高分子材料性能变化的主要原因，AO侵蚀严重影响了航天器的工作寿命。在空间高分子材料表面涂覆无机SiO2防护涂层是一种有效的AO防护途径。本文从粘附现象出发，综述了表面改性方法研究进展，结合有机硅烷偶联剂改性，探索采用溶胶凝胶和等离子体聚合的途径在硅橡胶表面制备二氧化硅防护薄膜的方法。同时研究无机薄膜与有机硅橡胶材料之间的作用机理和其空间环境下抗原子氧侵蚀的能力。实验结果对空间硅橡胶的研究具有一定的理论价值。主要研究成果如下 1. 表面改性工艺研究利用高浓度的偶联剂（90%）改性硅橡胶表面，通过sol-gel法在硅橡胶透镜表面制备了无机SiO2薄膜。实验证明，相对于常规的低浓度偶联剂界面改性，SiO2溶胶更容易在硅橡胶表面形成均匀分散的薄膜。扫描电镜（SEM）研究表明薄膜均匀致密，薄膜与硅橡胶基体间没有明显的界面分层现象。采用酸/碱两步催化，通过改变酸/碱催化体系中的H+/OH-浓度可以简单有效地实现透光率的控制与调节，获得所需透光率的纳米多孔二氧化硅薄膜。AO性能测试表明，在可见波谱段，当原子氧累积通量增加到7.0×1020atoms/cm2时，透光率谱线与原始硅橡胶样品相比，没有降低反而增加，有效的防止了AO侵蚀造成的硅橡胶聚光透镜的光学性能退化，起到了较好的防护效果。 2. 等离子体聚合沉积工艺研究以六甲基二硅氧烷为主要原料，在等离子体聚合沉积过程中，通过改变氩气、氧气、六甲基二硅氧烷等原料之间的配比，从沉积开始的高浓度六甲基二硅氧烷过渡到氧浓度不断增加的沉积过程，形成一个类似于功能梯度材料的过渡层。在硅橡胶表面制备的硅氧烷聚合膜，由于具有Si-O-Si骨架或SiOX结构，在原子氧作用下，有利于形成类似于SiO2的无机沉积薄膜，可有效地阻止原子氧与基材的作用。 3. 多层空间防护和光学增透薄膜的设计与制备将聚光透镜空间防护薄膜膜系和光学增透薄膜膜系组合，设计组合膜系。以该膜系为理论指导，采用全自动光学镀膜系统镀制的无机薄膜不仅起到抗紫外线辐照和防原子氧侵蚀作用，而且具有增透作用，提高了聚光透镜的光学效率。