商业卫星制造组件材料的真空出气(释气)测试是评估材料在空间真空环境下可靠性的关键环节

为什么说商业卫星制造组件材料的真空出气(释气)测试(Outgassing)是评估材料在空间真空环境下可靠性的关键环节?

1. 测试目的与影响

航天器入轨后处于高真空环境,其使用的有机非金属材料(如封装材料、粘接剂、密封胶、绝缘材料、热控涂层等)会释放未反应的添加剂、杂质、吸附气体(如H2O、CO2)及低分子量挥发物。这些释气产物在航天器表面沉积会产生分子污染,导致光学、热控和太阳能电池帆板等敏感表面性能退化,影响材料的电学和光学性能及洁净度;严重时会导致活动部件驱动力矩加大甚至接触面粘结焊死(冷焊现象),或造成弹性密封材料收缩引发密封问题。

2. 测试标准

  • **ASTM E595:**国际最通用的真空状态下测试材料挥发性的检测标准,最新版本为ASTM E595-15(2021),主要测试真空环境中除气作用引起的总质量损失(TML)和挥发物质冷凝量(CVCM)。
  • **ASTM E1559:**ASTM E1559可以视为ASTM E595的进阶扩展标准,在TML和CVCM测试的基础上,提供了更为全面和详细的材料放气特性评估方法。ASTM E1559可精准识别放气分子的元素组成与释放时序,常用的真空出气/除气测试标准。
  • GJB 3758-99:《卫星真空热试验热模拟方法》等相关国家标准。

3. 测试对象与范围

主要针对高真空、低压与高洁净度环境下工作的高科技设备材料,包括:线路板材料、树脂、无机填料、复合材料、胶水、塑胶材料、散热材料、光学元件、影像感测元件、车载激光雷达、绝缘材料、橡胶垫片、油墨及热控涂层等。

4.释气测试设备如何选择?

释气测试设备(Outgassing Test System) ,也常称真空质损测试系统 ,是一套在高 / 超高真空 + 控温环境下,定量测量材料释放气体与可凝挥发物的专业仪器。

主要用于航天、半导体、真空行业,按 ASTM E595、ECSS-Q-ST-70-02C 等标准测试 TML、CVCM、RML/WVR

4.1、释气测试设备:主流型号与用途

4.1.1 OTS-E595或SOS-E595,中文名称:真空出气测试设备(ASTM E595)

测试参数:TML、RML, CVCM、WVR(质损筛选)

**适用:**航天材料筛选、半导体洁净材料认证

4.1.2 OTS-E1559,中文名称:真空出气测试设备(ASTM E1559)

带 四极质谱 + QCM,测释气动力学、成分、沉积

**适用:**半导体材料,深空材料、污染研究

4.2、释气测试流程(简要)

样品预处理:22°C / 55% RH 放置 24 h

称量样品、收集板

装样→抽真空→加热至 125°C 保持 24 h

冷却、恢复湿度、再称量

计算:

TML =(样品失重 / 初始质量)×100%

CVCM =(收集板增重 / 初始质量)×100%

5. 商业航天应用现状

随着商业航天低轨星座建设提速,卫星制造周期大幅缩短,但严苛的运行环境要求并未改变,全面测试势在必行。目前,商业航天企业通过与专业检测机构合作,针对立方体卫星及关键部件开展热真空等模拟太空环境的可靠性试验、航天级元器件筛选及材料性能检测,以筑牢产品质量防线。

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