原子氧效应是低地球轨道环境下最为严厉的环境效应之一。本论文利用激光爆破法高能氧束源地面模拟实验装置,对苯基硅橡胶热控涂层材料、纳米粘土增强环氧树脂复合材料、碳纤维增强氰酸酯复合材料的原子氧作用效应进行了系统的研究。苯基硅橡胶热控涂层材料,是一种广泛应用于航天器领域的材料。在原子氧暴露实验后,苯基硅橡胶热控涂层材料的质量增加,表明材料具有良好的抗原子氧腐蚀能力。表面化学和微观形貌分析,进一步揭示了原子氧轰击材料过程中发生的腐蚀与氧化反应过程,正是氧化反应过程中新生成的Si-O键逐渐在材料表面累积形成SiOx钝化层,保护着苯基硅橡胶热控涂层材料不再受原子氧的腐蚀。掺杂少量纳米粘土会使纳米粘土/环氧树脂复合材料的力学性能大大提高。本论文对纳米粘土/环氧树脂复合材料的原子氧效应进行了深入研究,发现掺杂纳米粘土提高了环氧树脂材料的抗原子氧腐蚀能力。对腐蚀深度、表面化学和微观形貌进行了分析,揭示了原子氧与环氧树脂复合材料之间的微观反应过程、机理,纳米粘土/环氧树脂复合材料在原子氧暴露实验后表面生成的“块状”物质层,在一定程度上防护材料不再受原子氧的腐蚀。碳纤维/氰酸酯复合材料,可用做太空望远镜镜壁材料。碳纤维/氰酸酯复合材料的原子氧效应研究中发现碳纤维的加入降低了氰酸脂材料相对于原子氧的腐蚀率,提高了其抗原子氧腐蚀能力。进一步的原子氧与碳纤维/氰酸酯复合材料之间的散射实验,探测到了原位反应产物CO、CO2、OH和H2O,揭示了原子氧与材料之间的腐蚀反应过程。对表面化学进一步分析,发现原子氧轰击材料的过程中还存在氧化反应过程。结合微观形貌信息,揭示了碳纤维/氰酸酯复合材料的抗原子腐蚀机理,碳纤维超强的抗氧化、抗腐蚀能力是碳纤维/氰酸脂复合材料相对于原子氧腐蚀率降低的主要原因。