紫外線導(dǎo)致涂料變色的試驗(yàn)分析

宇宙空間的太陽(yáng)光強(qiáng)度相比于照射到地球的太陽(yáng)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(guò)各種模擬宇宙環(huán)境的試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試。

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

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：使用再現(xiàn)宇宙空間太陽(yáng)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(yáng)照明燈（型號(hào)：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(yáng)照明燈 XC-500HFSS
照射對(duì)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(yáng)照明燈對(duì)鋼鐵俠模型進(jìn)行照射
照射條件：宇宙空間的太陽(yáng)光（Air Mass Zero/AM0）輻照度1367W/㎡
　　　　　宇宙空間的太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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(duì)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(lái)的顏色。

（左）未受宇宙太陽(yáng)照明燈照射的鋼鐵俠?。ㄓ遥┦苡钪嫣?yáng)照明燈照射的鋼鐵俠

（左）未受宇宙太陽(yáng)照明燈照射的鋼鐵俠　（右）受宇宙太陽(yáng)照明燈照射的鋼鐵俠

左側(cè)是未照射宇宙太陽(yáng)光的鋼鐵俠，右側(cè)是連續(xù)18天照射宇宙太陽(yáng)照明燈的鋼鐵俠?？梢钥吹?，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?yáng)光中的紫外線對(duì)塑料產(chǎn)生了影響。太陽(yáng)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(lái)自「NASA」網(wǎng)站

然而，宇宙空間的太陽(yáng)光并未經(jīng)過(guò)大氣層的過(guò)濾，因此沒有減弱。這意味著它包含更多短波長(zhǎng)的紫外線，同時(shí)其能量也比地球表面的太陽(yáng)光更強(qiáng)（在大氣層外測(cè)得的太陽(yáng)光強(qiáng)度稱為“太陽(yáng)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(yáng)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(guò)大氣層的宇宙空間太陽(yáng)光進(jìn)行照射。這種未經(jīng)過(guò)大氣層過(guò)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(yáng)照明燈可以再現(xiàn)宇宙空間的太陽(yáng)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(yáng)照明燈能夠高精度再現(xiàn)宇宙空間的太陽(yáng)光，因此非常適合用于模擬宇宙太陽(yáng)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(cè)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(yáng)光，因此可以用于衛(wèi)星太陽(yáng)能電池的簡(jiǎn)易評(píng)估、衛(wèi)星攝像機(jī)的圖像質(zhì)量評(píng)估、材料的溫升與隔熱性測(cè)試等多種用途。