随着各类航天器的广泛使用和深空探测活动的广泛开展,宇宙尘埃的影响已不容忽视。由于太阳帆、粒子探测器等智能结构材料的微观结构特殊性,如果受到太空微纳米尘埃的侵蚀,材料的性能会发生改变,从而影响到航天器正常的操纵性能、探测精度、使用寿命等。本文采用反应分子动力学模拟方法,研究了铁电类聚合物智能结构材料PVDF及其FP-POSS增强复合材料在硅氧原子团簇单次冲击作用下的力学响应及侵蚀过程,得到了FP-POSS增强的PVDF在硅氧纳米团簇冲刷作用下的损伤及破坏机理,为这类材料的防护提供了理论参考。首先,本文在纯PVDF薄膜的侵蚀模拟中,根据撞击团簇的运动轨迹,分析了团簇的裂解和散射机理;通过PVDF的冲击坑体积和侵蚀率随时间的变化曲线表征了材料的抗冲击和抗侵蚀能力。然后,以PVDF中几个典型的分子链为研究对象,分析了其在冲击过程中的变形过程以及物理和化学破坏机理。并且从团簇轨迹、冲击坑形貌尺寸和侵蚀率等方面分析了不同的冲击条件,如团簇类型、入射角、侵蚀通量和入射速度,对PVDF破坏过程的影响。最后,本文通过纯PVDF、纯FP-POSS和含10%FP-POSS的PVDF在硅氧团簇单次冲击作用下的模拟对比,发现纯FP-POSS的抗侵蚀能力最强,然后是10%POSS/PVDF,而PVDF最弱。但是只有10%POSS/PVDF的冲击坑最浅,其原因在于:(1)FP-POSS分子的刚性和PVDF分子链的柔性特性。FP-POSS分子具有较高的强度,在硅氧团簇的冲击下,结构不容易破坏。而PVDF分子链弹性较好,能发生大变形,二者结合能够更好地抵抗硅氧团簇的注入;(2)PVDF分子链的空间分布结构。PVDF分子链在空间交织成网状,POSS受到冲击作用后,其能量能很快传导分散至整个结构中,起到了很好的缓冲作用。