عایق کابل های هوافضا در شرایط سخت فضایی آزمایش شد

هنگامی که الکترونیک دقیق در محیط خشن فضا کار می کند، تحت شرایط خلاء، تشعشع شدید،و نوسانات دمای شدید حتی شکست عایق یک سیم می تواند باعث خرابی فاجعه بار سیستم شودتحت چارچوب ارزیابی NEPP (برنامه قطعات الکترونیک و بسته بندی) ناسا، انتخاب مواد عایق فراتر از نگرانی های عملکرد الکتریکی است.تبدیل شدن به یک تعیین کننده مهم برای موفقیت.

مشکل فلورپولیمر: تعادل عملکرد

PTFE (polytetrafluoroethylene) و FEP (fluorinated ethylene propylene) همچنان "انتخاب های کلاسیک" برای کاربردهای هوافضا هستند.PTFE ثبات استثنایی تفلون در دمای بالا باعث می شود که آن را برای کاربردهای جوش ترجیح دهد، در حالی که ویژگی های پردازش برتر FEP اغلب آن را به عنوان مواد پوشش استفاده می کند. هر دو مزایای قابل توجهی دارند:

• مقاومت عالی در برابر شعله
• خواص کم از گاز خارج
• انعطاف پذیری فوق العاده
• مقاومت قوی در برابر فرسایش اکسیژن اتمی

با این حال، مهندسان باید آسیب پذیری های فیزیکی بحرانی را در نظر بگیرند: هر دو ماده حساسیت به تغییر شکل "جریان سرد" را هنگام خم شدن محکم یا بیش از حد نشان می دهند.کاهش عملکرد زمانی که قرار گرفتن در معرض تابش خورشیدی بیش از 5×105 RADS باشد، آشکار می شود.FEP دارای مقاومت قطع بسیار ضعیف است و برای طرح های حساس به وزن نامطلوب است.

ETFE (کاپولیمر اتیلن-تتر فلورو اتیلن) شهرت خود را با دوام خود کسب می کند.در طول نصب مقاومت در برابر ضربه های فیزیکی قابل توجهی در حالی که حفظ عملکرد در میان دمای شدید و نشان دادن زندگی انعطاف پذیری خوببا این حال، محدودیت ها همچنان وجود دارد: برخی از فرمول ها در آزمایش های سختگیرانه قابل احتراق در محیط های 30٪ اکسیژن، تمایلات نرم شدن در دمای بالا را نشان می دهند،و رسیدن به سقف تحمل تشعشعات نزدیک به 106 RADS.

مواد پیشرفته: رفع شکاف های عملکردی

مواد متقاطع برای پاسخگویی به الزامات عملیاتی سختگیرانه تر ظهور کرده اند.ETFE متقاطع شیمیایی به طور قابل توجهی مقاومت در برابر جریان سرد و تحمل سایش را بهبود می بخشد در حالی که مقاومت در برابر تشعشعات را به 5 × 107 RADS افزایش می دهدانواع نقره ای می توانند به دمای 200 درجه سانتیگراد مقاومت کنند. این تعادل در انعطاف پذیری کاهش یافته و پیچیدگی تولید افزایش یافته است.با افزایش قابل اطمینان در محیط های شدید.

پلی آمید (به ویژه کاپتون) به عنوان انتخاب اصلی برای طرح های بسیار سبک استفاده می شود. هنگامی که با فلوروپلیمرها لایه بندی می شود، مقاومت استثنایی در برابر برش، ایمنی جریان سرد،و عملکرد الکتریکی با تحمل تشعشعات به 109 RADSاین مزایا با سازش هایی همراه هستند: انعطاف پذیری کاهش یافته، حساسیت جذب رطوبت، ویژگی های ضعیف آب و هوا، آسیب پذیری ردیابی قوس و عدم ثبات در معرض ماوراء بنفش.

کاربردهای تخصصی: ولتاژ بالا و انعطاف پذیری شدید

مواد پلیالکین متقاطع مقاومت لباس PVDF (پولی وینیلیدن فلوراید) را با انعطاف پذیری پلیالکین از طریق فرآیندهای سینتر کردن دو طرفه ترکیب می کنند.به عنوان عایق اولیه برای کاربردهای ولتاژ بالا، آنها خواص دی الکتریک مطلوب و مقاومت در برابر تشعشعات (108 RADS) را نشان می دهند. محدودیت ها شامل سقف دمای پایین (150 ° C حداکثر) و انعطاف پذیری متوسط است.

لاستیک سیلیکون برای کاربردهای انعطاف پذیری کریوجنیک بی نظیر باقی می ماند در حالی که مقاومت عالی در برابر کرونا ولتاژ بالا و تحمل تشعشعات (108 RADS) را ارائه می دهد.مقاومت برش، و سازگاری مایعات کمتر قوی است و عدم وجود محصولات استاندارد، نیاز به کنترل دقیق از گاز خارج برای پیاده سازی هوافضا دارد.

استراتژی انتخاب: اولویت های مهم ماموریت

هیچ راه حلی جهانی وجود ندارد، فقط انتخاب مواد بهینه با پارامترهای ماموریت مطابقت دارد. مهندسان باید رویکرد " سلسله مراتب عملکردی " را اتخاذ کنند: کاپتون بر طراحی های حساس به وزن تسلط دارد.انواع ETFE در مواردی که دوام نصب و انعطاف پذیری فیزیکی بسیار مهم است، برجسته می شوند• پولیاکلن های متقاطع یا لاستیک های سیلیکونی برای کاربردهای تخصصی ولتاژ بالا یا کریوجنیک ضروری می شوند.درک جامع از محدودیت های فیزیکی این مواد، پایه ای برای عملکرد قابل اعتماد در دراز مدت سیستم های الکترونیکی فضایی است.