中文摘要：

随着我国各种航天计划的实施，长寿命抗原子氧效应问题显得日趋重要。针对目前单一涂层的原子氧潜蚀以及离子注入获得的防护层太薄的问题，提出了基于等离子体注入/涂敷的抗原子氧的梯度涂层概念，即离子注入+梯度过渡+表面氧化物涂层。对于大面积聚合物材料表面的离子注入问题，我们提出了栅网诱导的等离子体注入概念，即利用导电金属网使得绝缘材料表面获得较高的等效负电位，吸引离子、形成注入过程。随后，各种参数梯度过渡、最后在表面获得致密的氧化膜，从而获得梯度复合抗原子氧涂层。在上述研究基础上研究复合涂层与原子氧之间的相互作用，重点放在梯度过渡条件以及基体内离子注入对原子氧刻蚀规律的影响，尤其是在注入的基体和涂层界面附近的原子氧与材料的作用机理。研究原子氧能量、束流密度、温度、真空度以及碰撞角的影响；同时提出注涂复合梯度涂层和基体内存在抗原子氧元素条件下的原子氧与聚合物基体相互作用的物理数学模型。

结论摘要：

随着我国航天计划的实施，长寿命抗原子氧效应的研究显得日趋重要。针对单一涂层原子氧侵蚀以及离子注入防护层薄的问题，提出了等离子体注入/沉积技术制备抗原子氧侵蚀的梯度复合防护涂层的方法。利用金属栅网使得绝缘材料表面获得较高的等效负电位，吸引离子、形成注入过程。研究表明，栅网的施加可以提高离子注入能量的30%。通过对涂层性能的研究发现，离子注入可以有效地提高膜基间的结合力和膜层抗变形能力，但较高注入能量会影响聚合物基体的光学性能。因此为制备机械和光学性能均优越的涂层，应选择恰当的离子注入能量。等离子体注入/沉积复合处理技术制备的氧化铝/氧化硅梯度涂层，一方面使膜基间形成了离子注入混合层增强了膜基间的结合力，另一方面沉积技术提高了改性层的厚度，梯度复合涂层的厚度可达到200nm。氧化铝/氧化硅梯度复合涂层中有新相Al2O3oSiO2形成，改善了涂层的光学性能，且原子氧侵蚀后，光学性能仍比较稳定，质量损失不及基体质损的1/4(103.5微克/460.0微克)，具有良好的抗原子氧侵蚀的性能。利用Monte Carlo模型研究了原子氧通量、碰撞角、涂层厚度、缺陷尺寸对原子氧侵蚀效应的影响。