采用微波源和激光源两种原子氧地面模拟装置对Kapton和Teflon FEP薄膜及其镀铝后的二次表面镜进行了原子氧辐照实验。同时，采用蒙特卡洛模拟法对Kapton薄膜与原子氧反应过程的质量损失和表面形貌进行了数值模拟。得出结果如下：
(1)原子氧对Kapton薄膜表面具有明显的剥蚀效应，而对Teflon FEP薄膜的剥蚀效应相对较弱。经原子氧辐照后，两种薄膜的质量损失均与原子氧的作用时间和辐照注量成正比关系。
(2)随着原子氧辐照注量的增加，剥蚀效应不断增加，材料的表面形貌由原来的平坦逐渐变得凸凹不平，表面粗糙度开始不断增大，并在增大到一定程度时逐渐趋于平缓。Kapton薄膜的变化趋势较Teflon FEP薄膜明显。
(3)经原子氧辐照后，Teflon FEP和Kapton薄膜的透光率均随原子氧辐照注量的增加而下降。相同条件下，Kapton薄膜的透光率下降程度较Teflon FEP薄膜的透光率下降程度要大。
(4)Teflon FEP／AI二次表面镜的太阳吸收率在原子氧作用时间较短和束流密度较低时变化不大，而当原子氧作用时间较长和束流密度较大时明显增大。Kaptort／A1二次表面镜的太阳吸收率随着原子氧作用时间和束流密度不断增加而呈现非线性变化，并在原子氧作用时间和束流密度增加到一定程度后逐渐趋于平缓。
(5)XPS分析表明，Teflon FEP和Kapton薄膜的表面剥蚀是由原子氧与材料表面作用形成的挥发性小分子物质造成的。同时，有一部分氧原子与材料表面碳和氮原子形成新的化学键而保留在材料表面，
并产生交联现象，引起表面形貌变化，导致光学性能下降。
(6)通过对表面化学成分的分析和材料分子结构单元的热力学稳定性分析，以质谱跟踪监测数据为依据，推导了Kapton材料在原子氧作用下的损伤机理：原子氧首先进攻Kapton分子的酰亚胺结构中的羰基发生亲核加成反应，造成了一C—N一的断裂，同时原子氧与Kapton分子的二苯醚结构中的醚键发生反应，导致醚键断裂，原子氧继续反应，导致酰亚胺部分和二苯醚部分逐渐被氧化分解，生成小分子挥发物质，即CO、CO：、H：O和NO等。并通过计算验证该机理与空间飞行试验数据基本吻合。
(7)通过对表面化学成分的分析和材料分子结构单元的热力学稳定性分析，以质谱跟踪监测数据为依据，在充分考虑到真空紫外的协同效应的基础上，推导了Teflon FEP材料在原子氧作用下的损伤机理：首先在真空紫外作用下，分子活化产生氟自由基和碳自由基，碳自由基与原子氧结合，碳碳键断裂产生CO和三氟甲基自由基，生成的链段自由基相互交联后继续与原子氧发生反应，导致分子逐渐被氧化分解生成CO、F：和CF。等小分子挥发物质。
(8)采用蒙特卡洛模拟法对原子氧与Kapton薄膜的反应过程进行了模拟，与地面模拟试验结果吻合较好。
空间原子氧对聚合物薄膜材料具有较强的损伤效应，研究其对材料的损伤效应、性能退化规律以及作用机制，对航天器寿命评估与预测具有重要作用，同时为材料的抗原子氧防护技术提供了理论依据。空间环境中的紫外辐射也会加速原子氧对材料的损伤，因此开展对于原子氧与真空紫外等多因素协同作用对聚合物材料的损伤效应、性能退化规律以及作用机制的研究已经成为当务之急。
