紫外線導(dǎo)致涂料變色的試驗(yàn)分析

宇宙空間的太陽光強(qiáng)度相比于照射到地球的太陽光要強(qiáng)得多。因此，像人造衛(wèi)星等暴露在宇宙環(huán)境中的物體，在進(jìn)入太前會(huì)在地面上通過各種模擬宇宙環(huán)境的試驗(yàn)進(jìn)行測試。

此次實(shí)驗(yàn)中，我們使用高精度再現(xiàn)宇宙空間太陽光的“宇宙太陽照明燈 型號：XC-500HFSS"照射鋼鐵俠模型（手辦），以測試宇宙空間的太陽光對鋼鐵俠的影響。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：使用再現(xiàn)宇宙空間太陽光的設(shè)備照射鋼鐵俠手辦。

實(shí)驗(yàn)方法是在一個(gè)黑暗的房間中，將宇宙太陽照明燈（型號：XC-500HFSS）持續(xù)照射在鋼鐵俠模型上，累計(jì)照射時(shí)間為18天。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間，燈光始終保持開啟，24小時(shí)不間斷地按照以下條件持續(xù)照射。

＜實(shí)驗(yàn)方法＞
使用設(shè)備：宇宙太陽照明燈 XC-500HFSS
照射對象：鋼鐵俠模型（材質(zhì)：塑料）
實(shí)驗(yàn)方法：在黑暗的房間內(nèi)，按照以下條件使用宇宙太陽照明燈對鋼鐵俠模型進(jìn)行照射
照射條件：宇宙空間的太陽光（Air Mass Zero/AM0）輻照度1367W/㎡
　　　　　宇宙空間的太陽光（Air Mass Zero/AM0）光譜特性（符合ISO 15387標(biāo)準(zhǔn)）
照射期間：2024年1月23日至1月30日（中途暫停），2024年5月7日至5月16日，總計(jì)18天（累計(jì)432小時(shí)）

結(jié)果：暴露在宇宙空間太陽光下的鋼鐵俠模型涂裝出現(xiàn)劣化和變色。

下圖是實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將受到宇宙太陽照明燈照射的鋼鐵俠和未受照射的鋼鐵俠并排拍攝的照片。對比后可以發(fā)現(xiàn)，受照射的鋼鐵俠表面顏色發(fā)生了變化，而未受照射的鋼鐵俠保持了原來的顏色。

（左）未受宇宙太陽照明燈照射的鋼鐵俠　（右）受宇宙太陽照明燈照射的鋼鐵俠

（左）未受宇宙太陽照明燈照射的鋼鐵俠　（右）受宇宙太陽照明燈照射的鋼鐵俠

左側(cè)是未照射宇宙太陽光的鋼鐵俠，右側(cè)是連續(xù)18天照射宇宙太陽照明燈的鋼鐵俠。可以看到，白色部分開始泛黃，紅色和黃色部分的顏色似乎有所褪色。

原因：涂裝變色的主要原因是宇宙空間中的紫外線影響。

為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的顏色變化呢？

這是因?yàn)樘柟庵械淖贤饩€對塑料產(chǎn)生了影響。太陽光包含紫外線，當(dāng)紫外線照射到塑料時(shí)，會(huì)引發(fā)化學(xué)反應(yīng)，而這種化學(xué)反應(yīng)就是導(dǎo)致此次高達(dá)模型顏色變化的主要原因。

正如大家所知，我們生活的地球被一層大氣層包圍，大氣層之外便是宇宙空間。在這層大氣中存在著臭氧層，它能夠阻擋UV-C和部分UV-B（280－300nm）的紫外線，因此到達(dá)地球表面的紫外線僅限于300-380nm范圍內(nèi)。

畫像引用：來自「NASA」網(wǎng)站

然而，宇宙空間的太陽光并未經(jīng)過大氣層的過濾，因此沒有減弱。這意味著它包含更多短波長的紫外線，同時(shí)其能量也比地球表面的太陽光更強(qiáng)（在大氣層外測得的太陽光強(qiáng)度稱為“太陽常數(shù)"，其輻照度約為每平方米1367W。相比之下，地表在夏季正午時(shí)直射的太陽光輻照度約為1000W/㎡，即1SUN）。

在此次實(shí)驗(yàn)中，我們重現(xiàn)了不經(jīng)過大氣層的宇宙空間太陽光進(jìn)行照射。這種未經(jīng)過大氣層過濾的紫外線加速了材料的劣化，因此即便是在較短的時(shí)間內(nèi)，實(shí)驗(yàn)中高達(dá)的顏色也發(fā)生了顯著的變化。

由于宇宙太陽照明燈可以再現(xiàn)宇宙空間的太陽光，因此能夠進(jìn)行模擬宇宙環(huán)境的各種影響再現(xiàn)試驗(yàn)。

這款宇宙太陽照明燈能夠高精度再現(xiàn)宇宙空間的太陽光，因此非常適合用于模擬宇宙太陽光引發(fā)的各種化學(xué)反應(yīng)試驗(yàn)和衛(wèi)星部件的耐光性測試。

此外，不僅僅是紫外線，該照明燈還能夠再現(xiàn)可見光和紅外線區(qū)域的宇宙太陽光，因此可以用于衛(wèi)星太陽能電池的簡易評估、衛(wèi)星攝像機(jī)的圖像質(zhì)量評估、材料的溫升與隔熱性測試等多種用途。