低地球轨道是现代航天活动的核心区域，原子氧作为低轨空间内最主要的影响因素对聚合物基航天器件的服役性能构成了严重威胁。

在低轨空间环境中，原子氧由氧分子在太阳紫外辐射作用下分解而产生，其对材料的侵蚀是多种效应协同作用的结果，既包括强氧化性诱导化学反应从而引起聚合结构变化，又包含物理溅射引起的宏观质量损失。

(1) 建立动力学模型量化分析原子氧作用下AlNiCe非晶合金薄膜的质量演变规律，将宏观质量变化归因于吸附氧化带来的质量增加与物理溅射导致的质量损失这两种机制的博弈。

(2) 在高通量原子氧作用下，AlNiCe非晶合金薄膜表面生成了连续致密的自钝化氧化层，且氧化层呈现特殊的“非晶-纳米晶”双相结构，其中非晶态结构有效抑制了原子氧的持续向内扩散，而纳米晶的存在进一步提升了表面动态承载能力。

(3) AlNiCe非晶合金薄膜展现了优异的抗原子氧侵蚀能力，且非晶合金薄膜表面双相结构的形成进一步提升了其整体动态承载能力，实现了聚合物材料的空间服役性能强化。

沉积态AlNiCe非晶合金薄膜的截面微观结构表征：(a) 截面形貌；(b) 选区电子衍射图案和高分辨透射电镜分析

AlNiCe非晶合金薄膜原子氧侵蚀行为：(a) 宏观质量变化；(b) 对应原子氧净侵蚀率

AlNiCe 非晶合金薄膜表面形貌和元素分析：(a) Kapton的表面形貌；(a₁-a₄) 分别为经过1E20、4E20、7E20和1E21 atoms/cm²原子氧暴露后的Kapton表面形貌；(b) 沉积态AlNiCe 非晶合金薄膜的表面形貌；(b₁-b₄)  分别为经过1E20、4E20、7E20和1E21 atoms/cm²原子氧暴露后的AlNiCe 非晶合金薄膜表面形貌；(c) 沉积态AlNiCe非晶合金薄膜的能谱分析；(c₁) 原子氧暴露后AlNiCe非晶合金薄膜的能谱分析

原子氧暴露后AlNiCe 非晶合金薄膜的表面XPS分析：(a) 全谱；(b) 元素含量随不同Ar⁺蚀刻时间的变化

AlNiCe 非晶合金薄膜表面分析：(a) 非标准条件下氧化反应的吉布斯自由能；(b) 氧化物含量随刻蚀时间的变化；(c) 氧化物的归一化比例统计

原子氧暴露引起的AlNiCe 非晶合金薄膜横截面微观结构演变及元素分布：(a,c) 横截面形貌及相应的能谱(EDS)分析；(b,d) 相应的EDS线扫描

原子氧暴露后AlNiCe非晶合金薄膜的HRTEM图片及相关区域选区电子衍射图谱

原子氧暴露实现AlNiCe非晶合金薄膜性能强化：(a) 纳米压痕载荷-位移曲线；(b) 纳米划痕测试中的摩擦系数统计及相应的残余划痕深度；(c) 纳米划痕表面形貌

原子氧作用下AlNiCe非晶合金薄膜的质量变化动力学方程

原子氧导致AlNiCe非晶合金薄膜表面微观结构演变及动态防护模型

来源：材料科学与工程

文献网址：