真空科學(xué)與技術(shù)的一些前沿課

空間真空技術(shù)

　　空間真空技術(shù)是航天技術(shù)和真空技術(shù)相結(jié)合的新的增長點(diǎn)。宇宙模擬是近年來開展的主要工作。

　　① 航天器在軌排氣技術(shù)

　　有效載荷艙中的高真空容器，常利用管道接通到航天器外，利用環(huán)境真空抽氣。有效載荷裝置要求超高真空時(shí)， 利用環(huán)境抽氣達(dá)不到要求，因而需發(fā)展帶真空泵的抽氣系統(tǒng)， 利用環(huán)境真空作為前級泵，再增加超高真空抽氣系統(tǒng)，要求這類系統(tǒng)的體積小，質(zhì)量輕，能耗低。

　　② 空間的真空測量技術(shù)

　　在解決 10^-11~10^-13的*真空度測量方面還存在很多困難，要用現(xiàn)有的真空計(jì)測量空間真空中所遇到的特殊條件下的壓力，還需要在工藝、結(jié)構(gòu)、材料、原理、理論等方面進(jìn)行研究。

　　③ 空間材料的真空效應(yīng)

　　空間材料的真空效應(yīng)指航天器材料與空間真空環(huán)境的作用。材料的許多性能在真空中可能發(fā)生變異，其原因是蒸發(fā)、升華、出氣，從而導(dǎo)致材料的質(zhì)量減少。質(zhì)量減少的百分量稱為“質(zhì)量損失”(ML)。材料在空間減少的質(zhì)量逸出到真空環(huán)境中， 改變了真空環(huán)境的狀態(tài)，包括壓力、密度和粒子飛行方向。有些物質(zhì)可能凝結(jié)在航天器的冷表面上，對航天器敏感表面造成污染。 這些重新凝結(jié)的物質(zhì)稱為“可凝性揮發(fā)物”(VCM)。航天器在無際的空間運(yùn)行，選材的出發(fā)點(diǎn)是：在額定壽命期由航天器是否能耐受空間真空環(huán)境原材料逸出物對敏感表面的污染程度。空間材料出氣的主要指標(biāo)不是出氣速率、出氣量，而是ML和VCM這些性能的測量成了關(guān)鍵技術(shù)。

④ 質(zhì)譜與檢漏

　　質(zhì)譜分析儀是在航天器上使用的主要真空儀器，在空間探測、載人航天、航天器誘發(fā)污染環(huán)境監(jiān)測、火箭技術(shù)和地面模擬中會(huì)得到新的應(yīng)用。各種質(zhì)譜儀的完善和數(shù)據(jù)采集的計(jì)算機(jī)化是發(fā)展的必然。

　　檢漏技術(shù)在空間真空技術(shù)中既有理論性探討，也有實(shí)際應(yīng)用問題。為確保航天器密封性及低溫流體安全輸送和長期貯存，快速、準(zhǔn)確地大容器檢漏是關(guān)鍵技術(shù)。要求靈敏度高、可靠性強(qiáng)、檢測周期短。

⑤ 空間真空新工藝

　　在軌航天器上空間真空條件下的焊接，表面改性等。

⑥空間熱、質(zhì)傳遞理論

　　軌道上的航天器受到太陽輻射，地球反照的太陽光而吸收熱量。同時(shí)又向冷黑的空間輻射熱量，發(fā)射時(shí)承受大氣層的氣動(dòng)加熱。典型航天器表面溫度高至10000℃以上，低至-200℃以下。航天器本身還有功耗和結(jié)構(gòu)傳熱，使航天器溫度平衡和溫度分布問題十分復(fù)雜。要使航天器上的材料、元件、電子儀器不受傷害，必須控制溫度在一定的范圍內(nèi)，特別是載人航天器允許溫度范圍更小。 因此，航天器的熱設(shè)計(jì)和熱模擬實(shí)驗(yàn)正發(fā)展成空間熱物理學(xué)。

　　航天器用材料在空間“質(zhì)量損失”原理、 損失速率、損失后對材料性能的改變、如何控制材料的損失等都是傳質(zhì)學(xué)研究的內(nèi)容。例如，衛(wèi)星的機(jī)械消旋軸承、探測儀、攝像機(jī)、照相機(jī)等儀器的轉(zhuǎn)動(dòng)、滑動(dòng)部件，在真空中摩擦系數(shù)加大以后，轉(zhuǎn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)遲緩，甚至發(fā)生冷焊而卡死。

⑦ 空間真空環(huán)境的利用

　　宇宙真空環(huán)境是清潔、無菌的、為微生物研究提供了新途徑，為抗生素生產(chǎn)、疫苗培養(yǎng)提供了條件，為超純金屬冶煉研究提供了方便、可靠的環(huán)境。

5、真空干燥

　　真空干燥是在低壓下進(jìn)行的，物料中水分在低壓下汽化溫度低，可干燥熱敏性物料；干燥室內(nèi)空氣稀薄，含氧量低，可干燥易氧化、易燃、易爆危險(xiǎn)品；能起到消毒無菌作用，可干燥藥品和生物制品。　

5.1、真空干燥設(shè)備的種類

　　箱式真空干燥設(shè)備
　　圓筒攪拌型真空干燥設(shè)備
　　雙錐回轉(zhuǎn)型真空干燥設(shè)備
　　耙式真空干燥設(shè)備
　　滾筒型真空干燥設(shè)備
　　帶式真空干燥設(shè)備
　　振動(dòng)流動(dòng)真空干燥設(shè)備
　　圓盤刮板真空干燥機(jī)
　　木材真空干燥設(shè)備
　　氣相真空干燥設(shè)備
　　低頻真空干燥設(shè)備
　　真空冷凍干燥設(shè)備

5.2、真空干燥的前沿課題

　　①新型真空干燥設(shè)備的研制，如干燥、粉碎、造粒多功能，噴霧凍干機(jī)，連續(xù)式凍干機(jī)等；

　　②新材料、新工藝的開發(fā)，如生物醫(yī)學(xué)材料、離體生物組織、納米中藥、等；

　　③新理論的研究，如凍干過程中保持生命活性的傳熱傳質(zhì)理論，汽--固相變理論等。

6、真空熱處理

　　真空熱處理技術(shù)是材料改性*制造技術(shù)的重要領(lǐng)域，是高精度、 、節(jié)能和清潔無污染的材料熱處理加工技術(shù)。

6.1、真空熱處理爐的分類

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