一种抗月尘磨损宇航服织物涂层

本发明属于航空航天领域，具体地涉及一种抗月尘磨损宇航服织物涂层。

背景技术：

1、月球表面覆盖着一层长期环境作用而形成的、由岩石碎屑、粉末、角砾、撞击玻璃熔融物质组成的结构松散的混合物，即月壤。月壤颗粒直径以小于1mm为主，绝大部分颗粒直径在30μm～1mm，其中约10％～20％的颗粒直径小于20μm，这部分月壤称为月尘。月尘具有极细小、形状不规则、棱角尖锐、易带电飘浮等特性，导致月尘具有高磨损性和强粘附性，易粘附于各种接触物体表面且难以清除，从而给航天员健康和生命安全、航天器可靠性和安全性均造成了极大威胁，对航天服磨损尤为严重。

2、现有技术中cn 107059397 a公开了一种芳纶纤维表面防磨损涂层的制备方法，针对芳纶织物在实际工程中与内部嵌套钢管的外摩擦磨损问题，提供了种芳纶纤维表面防磨损涂层的制备方法，在不影响工程参数的前提下，达到减小摩擦、磨损的目的。作为一种固体润滑材料沉积在芳纶织物表面，可以提高织物材料的抗磨损性能。但专利中的技术方案存在一定的问题，使用的方法无法兼顾织物材料的防粘附，防紫外线的性能，无法应用于宇航服表面，而且若通过机械啮合的方法来制备涂层，会对织物本身的力学性能造成影响。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

2、本发明提供了一种抗月尘磨损宇航服织物涂层，其特征在于所述织物涂层共有三层组成，所述织物涂层包括设置在最外层的抗粘附低表面能涂层、设置在中间的高强度抗磨损涂层、以及设置在最内层的防紫外线涂层，所述防紫外线涂层的内侧设置宇航服织物；所述抗粘附低表面能涂层的横截面为三角瓦棱状，所述抗粘附低表面能涂层包括三角棱状结构，所述三角棱状结构均匀设置在所述高强度抗磨损涂层的外表面上并相互连接形成所述抗粘附低表面能涂层。

3、进一步的，所述三角棱状结构贴合所述高强度抗磨损涂层的外表面的底边长度为20μm左右，所述三角棱状结构的顶端距离所述三角棱状结构贴合所述高强度抗磨损涂层外表面的底边的高度为13μm左右。

4、进一步的，所述防紫外线涂层设置在所述织物涂层的最内侧，所述防紫外线涂层使用ptfe镀膜。

5、进一步的，所述织物涂层通过磁控溅射或3d打印的方法进行织物的涂层镀膜，将所述织物涂层喷涂到宇航服织物表面。

6、进一步的，所述高强度抗磨损涂层设置在所述织物涂层的中间层，所述高强度抗磨损涂层使用钛金属镀膜。

7、进一步的，宇航服织物采用凯夫拉长丝织物。

8、进一步的，所述抗粘附低表面能涂层设置在所述织物涂层的最外层，所述抗粘附低表面能涂层使用ptfe纳米粒子镀膜。

9、进一步的，磁控溅射在宇航服表面沉积了不同形状的ptfe纳米粒子，改性前、后织物的接触角分别为68°和138°。

10、进一步的，所述宇航服织物为宇航服织物纤维，所述宇航服织物纤维的宽度为0.3mm左右，所述宇航服织物纤维的最大厚度处为0.15mm左右。

11、本发明的有益效果为：

12、(1)本发明的抗月尘磨损宇航服织物涂层，将抗粘附低表面能涂层的横截面设置为三角瓦棱状，开发了一种给新型的织物涂层结构，具体涉及到提升空间环境下的宇航服柔性材料抗月尘粘附和磨损的织物涂层，新的涂层结构采用三角瓦棱状的底表面能结构，具有良好的防止空间尘粘附和磨损的功能，经过实验验证三角棱状结构有着非常优异的抗磨损能力，并通过关于颗粒粘附磨损的实验表明，三角棱状结构可以有效地避免月尘的粘附和磨损；

13、(2)本发明的抗月尘磨损宇航服织物涂层，考虑在宇航服织物材料的表面直接进行涂层，使用3d打印或进行涂层的制备在纺织品上进行涂层可获得均匀的涂层,使织物具备特殊功能，在宇航服织物表面制备降低表面能的防粘附层以及提高表面硬度的抗磨损膜，并将防磨损涂层喷涂到宇航服以及航天设备上，来防止月尘粘附并缓释月尘的磨损效应，在地面实验中已经取得了较好的防月尘抗磨损效果。

技术特征：

1.一种抗月尘磨损宇航服织物涂层，其特征在于所述织物涂层共有三层组成，所述织物涂层包括设置在最外层的抗粘附低表面能涂层、设置在中间的高强度抗磨损涂层、以及设置在最内层的防紫外线涂层，所述防紫外线涂层的内侧设置宇航服织物；所述抗粘附低表面能涂层的横截面为三角瓦棱状，所述抗粘附低表面能涂层包括三角棱状结构，所述三角棱状结构均匀设置在所述高强度抗磨损涂层的外表面上并相互连接形成所述抗粘附低表面能涂层。

2.根据权利要求1所述的抗月尘磨损宇航服织物涂层，其特征在于所述三角棱状结构贴合所述高强度抗磨损涂层的外表面的底边长度为20μm左右，所述三角棱状结构的顶端距离所述三角棱状结构贴合所述高强度抗磨损涂层外表面的底边的高度为13μm左右。

3.根据权利要求1所述的抗月尘磨损宇航服织物涂层，其特征在于所述防紫外线涂层设置在所述织物涂层的最内侧，所述防紫外线涂层使用ptfe镀膜。

4.根据权利要求3所述的抗月尘磨损宇航服织物涂层，其特征在于所述织物涂层通过磁控溅射或3d打印的方法进行织物的涂层镀膜，将所述织物涂层喷涂到宇航服织物表面。

5.根据权利要求1所述的抗月尘磨损宇航服织物涂层，其特征在于所述高强度抗磨损涂层设置在所述织物涂层的中间层，所述高强度抗磨损涂层使用钛金属镀膜。

6.根据权利要求1所述的抗月尘磨损宇航服织物涂层，其特征在于宇航服织物采用凯夫拉长丝织物。

7.根据权利要求2所述的抗月尘磨损宇航服织物涂层，其特征在于所述抗粘附低表面能涂层设置在所述织物涂层的最外层，所述抗粘附低表面能涂层使用ptfe纳米粒子镀膜。

8.根据权利要求4所述的抗月尘磨损宇航服织物涂层，其特征在于磁控溅射在宇航服表面沉积了不同形状的ptfe纳米粒子，改性前、后织物的接触角分别为68°和138°。

9.根据权利要求1所述的抗月尘磨损宇航服织物涂层，其特征在于所述宇航服织物为宇航服织物纤维，所述宇航服织物纤维的宽度为0.3mm左右，所述宇航服织物纤维的最大厚度处为0.15mm左右。

技术总结
本发明提供一种抗月尘磨损宇航服织物涂层，所述织物涂层共有三层组成，所述织物涂层包括设置在最外层的抗粘附低表面能涂层、设置在中间的高强度抗磨损涂层、以及设置在最内层的防紫外线涂层，所述防紫外线涂层的内侧设置宇航服织物；所述抗粘附低表面能涂层的横截面为三角瓦棱状，所述抗粘附低表面能涂层包括三角棱状结构，所述三角棱状结构均匀设置在所述高强度抗磨损涂层的外表面上并相互连接形成所述抗粘附低表面能涂层；本发明开发了一种给新型的织物涂层结构，新的涂层结构采用三角瓦棱状的底表面能结构，具有良好的防止空间尘粘附和磨损的功能。

技术研发人员：崔玉红,李仁杰,徐嘉庆
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：20220905
技术公布日：2024/1/12