提出局部接地和传热模式下介质深层充电的建模方法,选取常用聚酰亚胺材料模拟空间高能带电粒子的辐照情况, 研究了局部接地和传热情况下介质的深层充电特性。仿真结果表明: 温度在183.15～363.15 K范围时,电位峰值受接地铜板直径和接地端温度的影响较大； 温度在183.15～273.15 K范围时,场强峰值受接地铜板直径和接地端温度的影响较大；温度在273.15～363.15 K范围时,场强峰值受接地铜板直径和接地端温度的影响较小, 但仍存在放电风险,场强峰值接近甚至超过106 V/m。仿真结果为星用热控材料的合理布局及太阳电池阵玻璃盖片的热防护和带电防护提供了参考。

在真空和不同温度条件下,通过电子枪辐照的方式对聚酰亚胺材料进行表面充电,测量其表面电位随时间的衰减特性。 得到了聚酰亚胺材料电导率随温度的变化规律,并结合等温表面电位衰减理论计算了其在不同温度下的陷阱分布规律。随着温度的升高,聚酰亚胺的浅陷阱数量逐渐增多, 深陷阱数量逐渐减少。浅陷阱的变化规律与聚酰亚胺电导率成正比,即浅陷阱越多,载流子的迁移作用越强。研究结果可为聚酰亚胺材料抗老化和防沿面闪络的 改性设计提供有利参考。

为了研究温度、等离子体环境变化对航天器表面介质材料充电水平的影响,利用研制的温度可控航天器介质材料表面带电综合实验系统,对聚酰亚胺材料进行了表面充电实验。结果表明:温度不变时, 聚酰亚胺表面充电平衡电位随束流密度的增大逐渐增大;束流密度不变时,聚酰亚胺表面充电平衡电位随温度升高逐渐减小。温度在243～ 363 K范围时,束流密度越大,温度变化对聚酰亚胺表面充电平衡 电位的影响越小;温度在243～ 273 K范围时,束流密度越大,温度变化对聚酰亚胺表面充电平衡电位的影响越大。

研究了应用于航天器表面的环氧树脂材料在不同温度时的表面带电程度，通过设置不同的束流密度，研究了温度、电子束流密度变化对环氧树脂表面充电水平的影响。 结果表明: 在243～363 K温度范围内，当束流密度为0.5 nA/cm2、1 nA/cm2时，环氧树脂表面充电平衡电位均呈现先降低后升高再降低的趋势；束流密度为2 nA/cm2时，环氧树脂表面充电平衡电位变化幅度不大。可见小束 流时温度对表面充电平衡电位的影响更大；束流密度越大,温度对充电的影响越弱,因此表面充电平衡电位越稳定。

为了研究航天器介质材料表面不同电位初始值对表面电位衰减特性的影响。利用航天器带电地面模拟实验设备对聚酰亚胺和聚四氟乙烯介质材料充电到不同电位值，然后关闭电子枪，用电位计测量介质材料表面电位的衰减曲线，并从理论上对cross-over现象进行分析。介质材料初始电位值越大，则表面电位衰减速度越快，且在一定的时间段内电位衰减效率随初始电位值的增大而变大；在相同的真空度条件下，对于初始电位值之和相等的两组衰减曲线，初始电位值之间差值较小的一组衰减曲线更容易出现cross-over现象；出现cross-over现象的时间和电子的迁移率相关，对于相同的两个初始电位，迁移率越大的材料则出现cross-over现象的时间越短，电位衰减会更快。航天器介质材料表面充电电位越大则衰减速度越快，在一定时间的衰减效率越高。

由于聚四氟乙烯(PTFE)具有优良的绝缘性、化学稳定性, 因此常被用于航天器线缆制作。为了研究聚四氟乙烯材料沿面闪络特性, 实验在正常大气压下对聚四氟乙烯材料两端施加直流高压, 得到放电电压值以及电压、电流波形。通过整理、对比发现：随着闪络次数的增加, 材料放电电压呈先增大后稳定的规律, 闪络平均场强呈降低趋势。对实验结果进行分析, 认为介质表面粗糙程度的改变、材料表面化学变化是影响聚四氟乙烯沿面闪络电压的重要原因。根据闪络次数对电压的影响提出了较为准确描述PTFE闪络电压的方法。

处于等离子体环境中的航天器的介质材料受到带电粒子的作用，表面将产生电位。对背面接地的介质材料，上表面将与接地背面形成电势差。当电势差达到一定阈值时将产生放电，表面充电电位对充放电效应影响至关重要。综合考虑等离子体中粒子的质量、温度及密度，介质材料的二次电子效应，体电流泄漏以及介质材料的运行速度等因素，基于气体动理论，利用粒子的麦克斯韦速度分布函数理论推导得出等离子体环境中背面接地介质材料表面充电电位一般表达式。讨论了地球同步轨道环境下，表面电位与等离子体环境及材料表面电阻等各个参数的关系，总结出等离子环境背面接地介质材料表面充电规律，为航天器介质材料静电防护设计提供一定的理论基础。