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宇航环境电连接器的失效机理及应用研究分析 　　电连接器是现代各类电子系统中器件与器件、组件与组件、系统与系统之间进行电气连接、信号和能量传递所必须的基础元件。在一个电子通信系统中，存在大量的连接部位，任何连接处出现故障，都会影响系统的可靠运行和功能。据统计，目前各系统的失效或故障现象的70%是由元器件的失效引起的，其中又有70%是由电连接器的失效而产生的。电连接器在航空、航天等行业中应用范围广，数量大，其可靠性决定了整机系统的可靠性。 　　卫星及航天器工作的空间环境非常复杂，主要包括热循环、高真空、空间辐照、原子氧、微流星和空间碎片等，宇航用电连接器除需要保证连接可靠外，还需要耐受相应的宇航环境，满足航天应用的相关要求。研究和提高电连接器耐受宇航环境的能力，对于提高航天飞行器的性能及寿命有重要意义。 　　1辐射宇航环境中的电连接器应用 　　为了保障电连接器在宇航环境的寿命和可靠性，宇航级电连接器除了通用的电气性能、机械性能和耐环境性能外，在耐受宇航环境时，还需具有耐辐射、热真空释气等性能。根据在航天器中应用部位的不同，可以将宇航级电连接器大致分为舱内连接器、穿舱连接器和舱外连接器。三类连接器所受到的宇宙环境影响存在一定差异，虽然性能要求和选材总体方向基本一致，但具体细节还是有所不同。 　　舱内宇航级电连接器，受到的宇宙辐射剂量最小，主要连接舱内各种设备，如38999宇航级电连接器、微矩型宇航级电连接器等，这些连接器符合相应的系列型谱，通用性强;穿舱连接器，用于实现空间站等密封设备内外数据及气液交换，通常需具备密封功能，这些连接器一般接点定义复杂，高低频混装，信号电流接触件集成，有时还兼有机械防护功能;各类舱外电连接器，主要是现代新型宇宙空间站外部预留的一些通用端口，可以通过机械臂或宇航员根据需要自由加装或更换的各种功能设备，这些连接器长期暴露在宇航空间中，受到的宇宙辐射最为剧烈，抗辐射能力要求高，同时还兼具连接力小，可自行浮动对准等功能。 　　2电连接器的结构、材料和功能 　　电连接器有多种形式及材料选择，但其结构主要由壳体、绝缘体、接触件三大基本单元组成。下面以宇航级38999圆形电连接器为例，分析连接器在宇航环境下可能出现的失效。 　　宇航级38999电连接器的各个部分主要材料及功能如下。 　　①壳体:材料为铝合金或不锈钢，主要起插头插座的相互连接、连接电缆、防护和屏蔽内部零件的作用。 　　②绝缘体:包括硬质绝缘体和弹性密封体，材料分别为聚苯硫醚( PPS)和氟硅橡胶。其中，硬质绝缘体主要起到接触体的支撑、电气隔离作用;弹性密封体主要起到隔离外界潮气、粉尘，提高产品绝缘能力作用。 　　③接触件:材料一般为铜合金，是电连接器传输信号和能量的主体。 　　除构成上述的基本单元外，连接器中还采用了硅橡胶和环氧粘接剂用于各个零件间的相互固定和粘接。 　　3电连接器在宇航环境下的失效机理 　　宇航环境对航天器有多种影响因素，主要包括热循环、高真空、空间辐照、原子氧、微流星和空间碎片等。根据有关资料显示，空间辐射是航天器电子设备工作异常和器件失效的主要原因;真空热循环环境下的材料放气，是造成光学系统性能下降、电路失灵和放气污染的重要因素。原子氧、微流星和空间碎片对航天器都有很大危害。宇航级电连接器相对于航天器，其构成材料及结构相对简单，并且主要安装在航天器内部，受原子氧、微流星和空间碎片等影响较小。下面主要结合电连接器的结构材料组成，分析电连接器在空间辐射和热真空环境下的失效机理。 　　3. 1空间辐射 　　根据空间辐射对材料影响的基本原理，在空间辐射环境中，连接器的金属外壳和接触件受到辐射影响较小，不会导致电连接器故障。对电连接器整体结构而言，好像穿了一件“防护衣”，保护着连接器内部的功能零部件。电连接器中采用的环氧胶、硅橡胶等材料，由于分子式中含大量的C-H键，受太空辐射中紫外光子的照射即可发生有机化学键的断裂。其破坏结果是环氧胶变色、材料变脆以及硅橡胶硬化，从而产生表面裂纹、颗粒、褶皱等;电连接器的硬质绝缘材料，若选材不当，也会在辐射作用下降解，导致绝缘电阻下降，致使电连接器产生漏电、耐压击穿等故障。 　　在空间辐射环境中，电连接器会同时受到高能质子、电子、宇宙重粒子等不同种类射线或粒子的共同作用，导致寿命缩短，因此电连接器在宇航环境下发生失效，是受综合辐射效应的影响，是大量随机出现的高能粒子对电连接器累积损伤的结果。 　　3. 2高真空热循环 　　真空环境是一种很稀薄的气体环境，高真空度会导致有机材料的放气，其产物包括水、吸附性气体、溶剂、低分子量添加剂以及分解产物等。在距地