本文提出利用氦質(zhì)譜檢漏儀測量聚合物薄膜滲透性能的方法，即通過聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亞胺(PI)等三種聚合物薄膜對氦(He)的滲透率的測量，結(jié)合菲克定律計算相應(yīng)的薄膜滲透率，并分析比較三種薄膜對He 滲透率的大小。實驗結(jié)果表明三種聚合物薄膜(PET、PDMS、PI)對氦的滲透率分別為：1.07×10^-7 Pa·m³/s、2.01×10^-6 Pa·m³/s、1.04×10^-5 Pa·m³/s，由于玻璃轉(zhuǎn)變溫度的差異，三種薄膜滲透率的大小如下：PDMS>PI>PET，玻璃轉(zhuǎn)變溫度最高的PET 對He 的滲透率最小。本文測試方法的相對合成不確定度為5.79%，且該測試系統(tǒng)進行薄膜滲透性的測試具有測量時間短，操作簡單，結(jié)果精確等優(yōu)點。

　　由于氣體分子的擴散性和材料的缺陷，氣體滲透在聚合物薄膜中是一種常見的現(xiàn)象。近年來，聚合物薄膜廣泛應(yīng)用于食品包裝、軍事、發(fā)光顯示等領(lǐng)域，因此對薄膜滲透率的測量越顯重要。在食物包裝工業(yè)方面，包裝新鮮食物的塑料薄膜應(yīng)具有高的滲透率；為保存油膩類食物，要求包裝膜對氧氣的滲透率極小而對充氮包裝用膜，則要求其它氣體幾乎不滲透；在發(fā)光顯示方面， 聚合物薄膜廣泛應(yīng)用于有機發(fā)光二極管(OLED)；軍事方面所用到的平流層飛艇，組成飛艇的聚合物材料對氦的滲透率必須達到一定的要求以保證飛艇良好的整體漏率，從而確保飛艇良好的工作性能，因此本文進行薄膜對氦滲透率的研究具有實踐意義。

　　目前，氣體累積法是國內(nèi)外測試薄膜對氣體滲透率的主要方法。氣體累積法：測試初始階段，薄膜兩側(cè)需要保持一定的真空度；測試時，測試氣體充滿與薄膜一側(cè)相連的腔體(高壓室)并保持壓強為1atm；測試氣體通過薄膜滲透到另一側(cè)，并利用真空計記錄與薄膜另一側(cè)相連腔體(被檢室) 的壓強隨時間變化的規(guī)律。Xue FengYao 等人便是利用此方法研究計算薄膜對氣體滲透率的理論方法，Inseok Yeo 也利用此方法研究了真空絕熱板(VIP)對氣體的滲透率。

　　由于氣體累積法測量時間較長，被檢室內(nèi)的本底漏率是影響結(jié)果的一個重要因素，同時環(huán)境溫度的波動也影響著結(jié)果的準確度。因此真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.13house.cn/)認為該測試方法要求實驗在恒溫室內(nèi)進行，且需要單獨測量被檢室內(nèi)的本底漏率，測量過程較復雜，測量時間長。

　　本文利用氦質(zhì)譜檢漏儀測量聚合物薄膜對He 的整體漏率，根據(jù)菲克定律計算出聚合物薄膜對He 的滲透率，并比較分析三種常用聚合物(PET，PDMS，PI)對He 滲透率的大小。

1、理論背景

　　1.1、氣體擴散理論及菲克定律

　　氣體通過薄膜主要是以下三個步驟(如圖1)：1.氣體分子吸附在薄膜的一側(cè)；2.氣體分子擴散到薄膜的另一側(cè)；3.氣體分子從薄膜的另一側(cè)解吸。

圖1 氣體滲透過程機理

2、結(jié)論

　　本實驗利用氦質(zhì)譜檢漏儀和菲克第一定律測量并計算出了三種聚合物薄膜(PDMS、PET、PI) 對He 的滲透率。實驗結(jié)果表明k(PDMS)>k(PI)>k(PET)，這是由于對于同種測試氣體，薄膜對氣體的滲透率大小主要由其玻璃轉(zhuǎn)換溫度決定的，真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.13house.cn/)認為本實驗結(jié)果和理論基本吻合。本文還得出了該測試系統(tǒng)的總體相對不確定度為5.79%，驗證了該實驗的準確性，且利用此測試系統(tǒng)進行薄膜滲透性的測量，具有精度高，測試時間短，操作簡單方便等優(yōu)點。