耐候性试验方法中的天然环境曝露试验

材料的耐候性是指涂料、橡胶、塑料等制品在阳光照射、温度变化、风吹雨淋、气体腐蚀、细菌沾染等外界气候的影响下，出现的褪色、发黄、变色、失光、变模糊、氧化、脱皮、龟裂、分层、粉化、脆化及强度下降等现象，其中紫外线和盐雾是导致材料老化的关键因素。

为了验证新材料以及评价材料配方的耐久性能，业界制订了多种耐候性的测定方法，大体上可归为天然环境曝露试验和人工环境加速试验两大类别。

天然环境曝露试验始于1839年，当时的英国科研人员R·Mallet在河流入海处的水上和岸上，进行了金属样品的90°垂直挂片试验，曝露时间为两年。1926年，美国材料试验协会（ASTM）在宾夕法尼亚州大学曝露场，采用30°角试验样品。1939年，又改为45°角曝露试验，并被多数科研试验人员沿用至今。

天然环境曝露试验方法的操作简便，所需的费用也较低，缺点是试验周期太长，影响产品设计的优化进度。并且，由于是天然环境，试验场地的气候变化无法控制，为保证试验结果的再现性，对试验场地的选择尤为重要。天然环境曝露试验方法经过不断改进和发展，目前在国内外普遍采用，已经成为了解材料耐久性最常用的手段。

天然环境曝露试验又细分为直接阳光暴露试验、玻璃框下阳光暴露试验、黑箱暴露试验几种。样品的放置方法又分为固定安装和太阳跟踪两种，固定安装的样板与太阳照射的角度随日光变化，而将被样板装在有太阳跟踪装置的样板架上后，样板与太阳照射的角度可与保持不变，能更快获得试验结果。

1. 美国的天然环境曝露试验

美国材料试验协会（ASTM）是世界上最早开展大气暴露试验的组织，已并形成曝露试验网体系和大规模的天然环境曝露试验中心。ASTM在全球设有45个试验场，分布在境内的纽约、哥伦布、斯塔特科勒吉、柯尔海滩、阿兰萨斯港、伯克利海滨等18个试验点及境外的巴拿马运河区，并且根据与加拿大国家研究委员会的协议，可以使用加拿大的哈利法克斯（海岸地区）、渥太华（农村地区）、蒙特利尔（工业地区）、萨斯卡通、运北地区的温哥华岛和贝克湖的暴露场。

ASTM的暴露试验场

ASTM海水试验站及海水特性

美国阿特拉斯（ATLAS）气候服务集团在全球范围拥有18个暴晒场站，其中佛罗里达和亚利桑那的两个暴晒场是世界上最大的暴晒场。

美国是目前天然环境曝露试验场最多的国家，其他的天然环境曝露试验场包括：

• 美国国家标准与技术研究院共有6个曝露试验场
• 国家陆海军环境试验体系在全球共有4个试验中心和16个曝露试验场
• 美国军用工程塑料自然环境中心建有6个曝露试验场
• 美国南佛罗里达试验服务中心在国内外共有8个曝露试验场
• 美国北卡罗来那州拉奎腐蚀技术研究中心在柯尔海滩有2个大的海滨和海水曝露试验场
• 美国迈阿密亚热带试验中心有4个气候类型的曝露试验场

2. 日本的天然环境曝露试验场

日本的天然环境曝露试验遍及全球，其中JWTC日本天然暴露试验中心于1970年7月29日建立的铫子曝露试验场最为著名，该试验场功能齐全，是亚洲最大的天然环境试验中心。1992年2月21日，日本又在冲绳岛以南300公里建立了宫古岛曝露试验场，该试验场四周被珊瑚海包围、是日本最靠近北回归线的海洋气候试验场地。

日本的天然环境曝露试验场

3. 俄罗斯的天然环境曝露试验场

俄罗斯的天然环境曝露试验场也遍布远东地区、中亚细亚、南高加索地区、中央地带和北极地区。此外，俄罗斯还与古巴、越南、印度、缅旬、中东以及非洲的曝露试验场站保持业务联系，进行试验研究工作。

4. 英国的天然环境曝露试验场

英国总共有各类曝露试验场40个左右，仅钢铁研究协会就有8个，其中最大的是英国日太公司的克林顿曝露试验场。此外，英国还在西非、新加坡、纽约市郊、澳大利亚海滨等不同地点建立了规模不一的曝露试验场。

5. 法国的天然环境曝露试验场

法国约有曝露试验场30个，其中包括世界上海拔最高（4843m）的曝露试验场。

6. 中国的天然环境曝露试验场

中国电子产品可靠性与环境试验研究所（赛宝实验室）从1955年起就开始从事环试验境技术研究，在环境试验理论和试验评价方法研究等领域以及试验设备的设计与制造方面一直处于国内领先地位，是首批获得国家认可的、专业从事产品环境适应性试验和评价的第三方检测机构。赛宝实验室建有广州、海南、西沙3 个试验场站， 可为各种材料提供城市、乡村及海洋3 种典型气候环境试验。

赛宝广州试验站分布在广州东北郊电子五所大院内及广州花都试验场，位于北纬23°16′、东经113°16′，年平均温度为21.8°C，年平均相对湿度78%，年日照时间1900小时，年降雨量1850毫米。该地区不仅属于典型的亚热带湿润气候，还具有工业大气特点，空气中含有二氧化硫、硫化氢、二氧化氮等腐蚀气体，是各种涂镀层、材料、汽车零部件理想的试验基地。

赛宝海南试验站建在海南省万宁市城郊乡村，位于北纬18°48′、东经110°20′，海拔8.3米，年平均温度为23.4°C，年平均相对湿度84%，年平均日照时间2300小时，年降雨量2050毫米，属典型的热带乡村气候，是考核涂镀层以及产品耐湿抗腐性能的理想试验场地。

赛宝西沙试验站建于永兴岛，位于北纬16050‘，东经112020’，海拔4.9m，西沙的年平均气温27.0℃，相对湿度为82％，年日照时间2700h，年降雨量为1600mm，平均风速4.2m/s。永兴岛面积仅2.6平方公里，岛小且无地形屏障，四周风大浪高，岛上空气中的盐雾含量长年居高不下，属热带湿热地区，可开展露天、半封闭、全封闭三种条件的暴露试验及研究。

中国广州电器科学研究院气候试验中心始建于1958年，建有花都和琼海两个符合国际标准要求的户外试验场，是具有第三方地位的材料检测与评价专业机构。与欧洲、美国、日本和韩国等多家国际著名机构建立了合作关系，是美国ATLAS气候服务（AWSG）在中国进行环境气候实验的唯一指定服务机构，是通用、大众、日产、BHC等公司业务授权机构。